JP2022180409A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2022180409A
JP2022180409A JP2022139874A JP2022139874A JP2022180409A JP 2022180409 A JP2022180409 A JP 2022180409A JP 2022139874 A JP2022139874 A JP 2022139874A JP 2022139874 A JP2022139874 A JP 2022139874A JP 2022180409 A JP2022180409 A JP 2022180409A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
film
oxide semiconductor
circuit
insulating film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022139874A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
博之 三宅
Hiroyuki Miyake
英明 宍戸
Hideaki Shishido
進 川島
Susumu Kawashima
舜平 山崎
Shunpei Yamazaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Publication of JP2022180409A publication Critical patent/JP2022180409A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412Digitisers structurally integrated in a display
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0443Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a single layer of sensing electrodes
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/044Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means
    • G06F3/0446Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by capacitive means using a grid-like structure of electrodes in at least two directions, e.g. using row and column electrodes
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/22Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources
    • G09G3/30Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels
    • G09G3/32Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters using controlled light sources using electroluminescent panels semiconductive, e.g. using light-emitting diodes [LED]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1222Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer
    • H01L27/1225Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs with a particular composition, shape or crystalline structure of the active layer with semiconductor materials not belonging to the group IV of the periodic table, e.g. InGaZnO
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/12Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • H01L27/1214Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs
    • H01L27/1255Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body comprising a plurality of TFTs formed on a non-semiconducting substrate, e.g. driving circuits for AMLCDs integrated with passive devices, e.g. auxiliary capacitors
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04102Flexible digitiser, i.e. constructional details for allowing the whole digitising part of a device to be flexed or rolled like a sheet of paper
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04103Manufacturing, i.e. details related to manufacturing processes specially suited for touch sensitive devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Control Of Indicators Other Than Cathode Ray Tubes (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Control Of El Displays (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the variation in luminance due to fluctuation in value of current flowing in a light-emitting element caused by a change in environment temperature.
SOLUTION: A semiconductor device includes a transistor. The semiconductor device includes a pixel circuit, a monitor circuit, and a correction circuit. The pixel circuit includes a selection transistor, a driving transistor, and a light-emitting element. The monitor circuit includes a monitor light-emitting element and a monitor transistor. The semiconductor device acquires the values of current flowing in the monitor light-emitting element and the monitor transistor. By the correction circuit, the values of current flowing in the light-emitting element and the driving transistor are controlled.
SELECTED DRAWING: Figure 2
COPYRIGHT: (C)2023,JPO&INPIT

Description

本発明の一態様は、酸化物半導体膜を有する半導体装置、及び当該半導体装置を有する
表示装置に関する。
One embodiment of the present invention relates to a semiconductor device including an oxide semiconductor film and a display device including the semiconductor device.

なお、本発明の一態様は、上記の技術分野に限定されない。本明細書等で開示する発明
の一態様の技術分野は、物、方法、または、製造方法に関する。または、本発明は、プロ
セス、マシン、マニュファクチャ、または、組成物(コンポジション・オブ・マター)に
関する。特に、本発明の一態様は、半導体装置、エレクトロルミネッセンス(Elect
ro Luminescence)素子を有する表示装置(以下、EL表示装置ともいう
)、液晶表示装置、発光装置、蓄電装置、記憶装置、撮像装置、それらの駆動方法、また
はそれらの製造方法に関する。
Note that one embodiment of the present invention is not limited to the above technical field. A technical field of one embodiment of the invention disclosed in this specification and the like relates to a product, a method, or a manufacturing method. Alternatively, the invention relates to a process, machine, manufacture or composition of matter. In particular, one embodiment of the present invention is a semiconductor device, an electroluminescence (Electronic
The present invention relates to a display device having a ro luminescence) element (hereinafter also referred to as an EL display device), a liquid crystal display device, a light-emitting device, a power storage device, a storage device, an imaging device, a driving method thereof, or a manufacturing method thereof.

絶縁表面を有する基板上に形成された半導体薄膜を用いてトランジスタ(電界効果トラ
ンジスタ(FET)、または薄膜トランジスタ(TFT)ともいう)を構成する技術が注
目されている。該トランジスタは集積回路(IC)や画像表示装置(表示装置)のような
電子デバイスに広く応用されている。トランジスタに適用可能な半導体薄膜としてシリコ
ンを代表とする半導体材料が広く知られているが、その他の材料として酸化物半導体が注
目されている(例えば、特許文献1)。
A technique for forming a transistor (also called a field effect transistor (FET) or a thin film transistor (TFT)) using a semiconductor thin film formed over a substrate having an insulating surface has attracted attention. The transistor is widely applied to electronic devices such as integrated circuits (ICs) and image display devices (display devices). Semiconductor materials typified by silicon are widely known as semiconductor thin films that can be applied to transistors, but oxide semiconductors are attracting attention as other materials (for example, Patent Document 1).

また、EL表示装置の各画素に設けられた酸化物半導体を有するトランジスタ及び発光
素子の周囲の温度(以下環境温度と表記)による特性の変化を補正するために、モニター
回路を設ける構成が開示されている。当該モニター回路は、画素部の外側に配置され、発
光素子の陰極の電位を環境温度によって補正する構成である(例えば、特許文献2)。
Further, a configuration is disclosed in which a monitor circuit is provided in order to correct changes in the characteristics of a transistor and a light-emitting element including an oxide semiconductor provided in each pixel of an EL display device due to ambient temperature (hereinafter referred to as ambient temperature). ing. The monitor circuit is arranged outside the pixel portion and has a configuration in which the potential of the cathode of the light emitting element is corrected according to the environmental temperature (for example, Patent Document 2).

特開2006-165529号公報JP 2006-165529 A 特開2012-78798号公報JP 2012-78798 A

特許文献2に示すように、発光素子は、環境温度により、その抵抗値(内部抵抗値)が
変化する性質を有する。具体的には、室温を通常の温度としたとき、温度が通常よりも高
くなると抵抗値が低下し、温度が通常よりも低くなると抵抗値が上昇する。そのため、発
光素子の電流-電圧特性が環境温度に応じて変化する。具体的には、温度が高くなると発
光素子の電流値が増加して所望の輝度よりも高い輝度となり、温度が低くなると同じ電圧
を印加した場合、発光素子の電流値が低下して所望の輝度よりも低い輝度となる。したが
って、環境温度の変化に起因して発光素子に流れる電流値の変動により、発光素子の輝度
にばらつきが生じ得る。
As shown in Patent Document 2, the light emitting element has a property that its resistance value (internal resistance value) changes depending on the environmental temperature. Specifically, when room temperature is normal temperature, the resistance value decreases when the temperature becomes higher than normal, and the resistance value increases when the temperature becomes lower than normal. Therefore, the current-voltage characteristics of the light-emitting element change according to the ambient temperature. Specifically, when the temperature rises, the current value of the light-emitting element increases and the luminance becomes higher than the desired luminance. lower luminance than Therefore, the brightness of the light-emitting element may vary due to fluctuations in the value of the current flowing through the light-emitting element due to changes in the ambient temperature.

上記問題に鑑み、本発明の一態様は、環境温度の変化に起因した発光素子に流れる電流
値の変動による輝度のばらつきを抑制することを課題の1つとする。または、本発明の一
態様は、新規な半導体装置を提供することを課題の1つとする。または、本発明の一態様
は、新規な表示装置を提供することを課題の1つとする。
In view of the above problem, an object of one embodiment of the present invention is to suppress variations in luminance due to variations in the value of current flowing through a light-emitting element due to changes in environmental temperature. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a novel semiconductor device. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a novel display device.

なお、上記の課題の記載は、他の課題の存在を妨げるものではない。なお、本発明の一
態様は、必ずしも、これらの課題の全てを解決する必要はない。上記以外の課題は、明細
書等の記載から自ずと明らかになるものであり、明細書等の記載から上記以外の課題を抽
出することが可能である。
Note that the description of the above problem does not preclude the existence of other problems. Note that one embodiment of the present invention does not necessarily have to solve all of these problems. Problems other than the above are naturally clarified from the description of the specification, etc., and it is possible to extract problems other than the above from the description of the specification, etc.

本発明の一態様は、トランジスタを有する半導体装置であって、半導体装置は、画素回
路と、モニター回路と、補正回路と、を有し、画素回路は、選択トランジスタと、駆動ト
ランジスタと、発光素子と、を有し、モニター回路は、モニター発光素子と、モニタート
ランジスタと、を有し、半導体装置は、モニター発光素子及びモニタートランジスタに流
れる電流値を取得し、補正回路によって、発光素子及び駆動トランジスタに流れる電流値
を制御する。より具体的には、以下の通りである。
One embodiment of the present invention is a semiconductor device including a transistor, the semiconductor device including a pixel circuit, a monitor circuit, and a correction circuit. The pixel circuit includes a selection transistor, a driving transistor, and a light-emitting element. and the monitor circuit has a monitor light emitting element and a monitor transistor, and the semiconductor device acquires a current value flowing through the monitor light emitting element and the monitor transistor, and the correction circuit corrects the light emitting element and the driving transistor. controls the current value flowing through More specifically, it is as follows.

本発明の一態様は、トランジスタを有する半導体装置であって、半導体装置は、画素回
路と、モニター回路と、補正回路と、第1の電極と、第2の電極と、第3の電極と、を有
し、画素回路は、選択トランジスタと、駆動トランジスタと、発光素子と、を有し、モニ
ター回路は、モニター発光素子と、モニタートランジスタと、を有し、補正回路は、増幅
回路と、スイッチング素子と、を有し、モニター発光素子の一対の電極の一方は、第1の
電極と電気的に接続され、モニター発光素子の一対の電極の他方は、モニタートランジス
タのソース電極またはドレイン電極の一方と電気的に接続され、モニタートランジスタの
ソース電極またはドレイン電極の他方は、増幅回路の第1の入力端子と電気的に接続され
、モニタートランジスタのゲート電極は、増幅回路の出力端子と電気的に接続され、第2
の電極は、増幅回路の第2の入力端子と電気的に接続され、第3の電極は、スイッチング
素子を介して、モニタートランジスタのソース電極またはドレイン電極の他方と電気的に
接続され、第3の電極と、モニタートランジスタのソース電極またはドレイン電極の他方
との間には、抵抗素子が接続され、補正回路によって、発光素子に流れる電流を制御する
、半導体装置である。
One embodiment of the present invention is a semiconductor device including a transistor, the semiconductor device including a pixel circuit, a monitor circuit, a correction circuit, a first electrode, a second electrode, a third electrode, the pixel circuit has a selection transistor, a driving transistor, and a light-emitting element; the monitor circuit has a monitor light-emitting element and a monitor transistor; the correction circuit includes an amplifier circuit and a switching wherein one of the pair of electrodes of the monitor light emitting element is electrically connected to the first electrode, and the other of the pair of electrodes of the monitor light emitting element is one of the source electrode and the drain electrode of the monitor transistor. The other of the source electrode and the drain electrode of the monitor transistor is electrically connected to the first input terminal of the amplifier circuit, and the gate electrode of the monitor transistor is electrically connected to the output terminal of the amplifier circuit. connected and the second
The electrode of is electrically connected to the second input terminal of the amplifier circuit, the third electrode is electrically connected to the other of the source electrode and the drain electrode of the monitor transistor via the switching element, and the third and the other of the source electrode or the drain electrode of the monitor transistor, a resistor element is connected, and the current flowing through the light emitting element is controlled by a correction circuit.

また、上記態様において、抵抗素子は、モニタートランジスタのソース電極またはドレ
イン電極の他方と、増幅回路の第1の入力端子と、が接続される配線の外部に設けられる
と好ましい。また、上記態様において、抵抗素子は、酸化物導電体を有すると好ましい。
Further, in the above aspect, it is preferable that the resistance element is provided outside the wiring to which the other of the source electrode and the drain electrode of the monitor transistor and the first input terminal of the amplifier circuit are connected. Further, in the above aspect, it is preferable that the resistive element has an oxide conductor.

また、上記態様において、選択トランジスタ、駆動トランジスタ、及びモニタートラン
ジスタは、それぞれ、チャネル領域に酸化物半導体を有すると好ましい。
Further, in the above aspect, each of the select transistor, the drive transistor, and the monitor transistor preferably has an oxide semiconductor in its channel region.

また、上記態様において、酸化物導電体と、酸化物半導体とは、少なくとも同一の金属
元素を1つ有すると好ましい。また、上記態様において、酸化物導電体及び酸化物半導体
のいずれか一方または双方は、Inと、Znと、M(Mは、Ti、Ga、Y、Zr、La
、Ce、Nd、SnまたはHf)と、を有すると好ましい。また、上記態様において、酸
化物導電体及び酸化物半導体のいずれか一方または双方は、結晶部を有し、結晶部は、c
軸配向性を有すると好ましい。
In the above aspect, the oxide conductor and the oxide semiconductor preferably have at least one same metal element. In the above aspect, one or both of the oxide conductor and the oxide semiconductor may contain In, Zn, and M (M is Ti, Ga, Y, Zr, La
, Ce, Nd, Sn or Hf). Further, in the above aspect, one or both of the oxide conductor and the oxide semiconductor have a crystal part, and the crystal part is c
It is preferable to have axial orientation.

また、本発明の他の一態様は、上記各態様にいずれか一つに記載の半導体装置と、カラ
ーフィルタと、を有する表示装置である。また、本発明の他の一態様は、該表示装置とタ
ッチセンサとを有する表示モジュールである。また、本発明の他の一態様は、上記各態様
にいずれか一つに記載の半導体装置、上記表示装置、または上記表示モジュールと、操作
キーまたはバッテリとを有する電子機器である。
Another embodiment of the present invention is a display device including the semiconductor device according to any one of the above embodiments and a color filter. Another embodiment of the present invention is a display module including the display device and a touch sensor. Another aspect of the present invention is an electronic device including the semiconductor device, the display device, or the display module according to any one of the above aspects, and an operation key or a battery.

本発明の一態様により、環境温度の変化に起因した発光素子に流れる電流値の変動によ
る輝度のばらつきを抑制することができる。または、本発明の一態様により、新規な半導
体装置を提供することができる。または、本発明の一態様により、新規な表示装置を提供
することができる。
According to one embodiment of the present invention, variations in luminance due to variations in current flowing through a light-emitting element due to changes in environmental temperature can be suppressed. Alternatively, one embodiment of the present invention can provide a novel semiconductor device. Alternatively, one embodiment of the present invention can provide a novel display device.

なお、これらの効果の記載は、他の効果の存在を妨げるものではない。なお、本発明の
一態様は、必ずしも、これらの効果の全てを有する必要はない。なお、これら以外の効果
は、明細書、図面、請求項などの記載から、自ずと明らかとなるものであり、明細書、図
面、請求項などの記載から、これら以外の効果を抽出することが可能である。
Note that the description of these effects does not preclude the existence of other effects. Note that one embodiment of the present invention does not necessarily have all of these effects. Effects other than these are self-evident from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc., and it is possible to extract effects other than these from the descriptions of the specification, drawings, claims, etc. is.

半導体装置の一態様を示すブロック図。1 is a block diagram illustrating one mode of a semiconductor device; FIG. 半導体装置の一態様の回路を説明する図。FIG. 10 illustrates a circuit of one embodiment of a semiconductor device; 半導体装置の一態様の回路を説明する図。FIG. 10 illustrates a circuit of one embodiment of a semiconductor device; 半導体装置の一態様の回路を説明する図。FIG. 10 illustrates a circuit of one embodiment of a semiconductor device; 半導体装置の一態様の回路を説明する図。FIG. 10 illustrates a circuit of one embodiment of a semiconductor device; 半導体装置の一態様の回路を説明する図。FIG. 10 illustrates a circuit of one embodiment of a semiconductor device; 半導体装置の一態様を示す上面図及び断面図。1A and 1B are a top view and a cross-sectional view of one embodiment of a semiconductor device; 半導体装置の一態様の回路を説明する図。FIG. 10 illustrates a circuit of one embodiment of a semiconductor device; 半導体装置の一態様の回路を説明する図。FIG. 10 illustrates a circuit of one embodiment of a semiconductor device; 半導体装置の一態様を示す上面図及び断面図。1A and 1B are a top view and a cross-sectional view of one embodiment of a semiconductor device; 発光素子のL-J特性及び発光素子のI-V特性を説明する図。4A and 4B are diagrams for explaining LJ characteristics of a light emitting element and IV characteristics of the light emitting element; トランジスタの温度特性を説明する図。4A and 4B illustrate temperature characteristics of a transistor; 酸化物導電体(OC)の抵抗の温度特性を説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining temperature characteristics of resistance of an oxide conductor (OC); トランジスタの一態様を示す上面図及び断面図。1A and 1B are a top view and a cross-sectional view of one embodiment of a transistor; トランジスタの一態様を示す上面図及び断面図。1A and 1B are a top view and a cross-sectional view of one embodiment of a transistor; トランジスタの一態様を示す上面図及び断面図。1A and 1B are a top view and a cross-sectional view of one embodiment of a transistor; トランジスタの一態様を示す上面図及び断面図。1A and 1B are a top view and a cross-sectional view of one embodiment of a transistor; トランジスタの一態様を示す上面図及び断面図。1A and 1B are a top view and a cross-sectional view of one embodiment of a transistor; トランジスタの一態様を示す断面図。3A and 3B are cross-sectional views each illustrating one mode of a transistor; 酸化物半導体のバンド構造を説明する図。4A and 4B illustrate the band structure of an oxide semiconductor; 半導体装置の作製工程の一例を示す断面図。4A to 4C are cross-sectional views illustrating an example of a manufacturing process of a semiconductor device; 半導体装置の作製工程の一例を示す断面図。4A to 4C are cross-sectional views illustrating an example of a manufacturing process of a semiconductor device; 半導体装置の作製工程の一例を示す断面図。4A to 4C are cross-sectional views illustrating an example of a manufacturing process of a semiconductor device; 半導体装置の作製工程の一例を示す断面図。4A to 4C are cross-sectional views illustrating an example of a manufacturing process of a semiconductor device; CAAC-OSおよび単結晶酸化物半導体のXRDによる構造解析を説明する図、ならびにCAAC-OSの制限視野電子回折パターンを示す図。1A and 1B illustrate structural analysis by XRD of a CAAC-OS and a single-crystal oxide semiconductor, and a selected-area electron diffraction pattern of the CAAC-OS; CAAC-OSの断面TEM像、ならびに平面TEM像およびその画像解析像。A cross-sectional TEM image of CAAC-OS, a planar TEM image, and its image analysis image. nc-OSの電子回折パターンを示す図、およびnc-OSの断面TEM像。A diagram showing an electron diffraction pattern of an nc-OS and a cross-sectional TEM image of the nc-OS. a-like OSの断面TEM像。Cross-sectional TEM image of a-like OS. In-Ga-Zn酸化物の電子照射による結晶部の変化を示す図。FIG. 4 is a diagram showing changes in the crystal part of an In--Ga--Zn oxide due to electron irradiation. タッチパネルの一例を示す斜視図。1 is a perspective view showing an example of a touch panel; FIG. 表示装置及びタッチセンサの一例を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a display device and a touch sensor; タッチパネルの一例を示す断面図。Sectional drawing which shows an example of a touch panel. タッチセンサのブロック図及びタイミングチャート図。FIG. 3 is a block diagram and a timing chart of a touch sensor; FIG. タッチセンサの回路図。Circuit diagram of a touch sensor. 入出力装置を説明する図。4A and 4B are diagrams for explaining an input/output device; 入力装置を説明する図。The figure explaining an input device. 入力装置を説明する図。The figure explaining an input device. 入出力装置を説明する図。4A and 4B are diagrams for explaining an input/output device; 入出力装置を説明する図。4A and 4B are diagrams for explaining an input/output device; 本発明の一態様を説明するための回路図およびタイミングチャート。1A and 1B are circuit diagrams and timing charts for explaining one embodiment of the present invention; 本発明の一態様を説明するためのグラフおよび回路図。Graphs and circuit diagrams for explaining one embodiment of the present invention. 本発明の一態様を説明するための回路図およびタイミングチャート。1A and 1B are circuit diagrams and timing charts for explaining one embodiment of the present invention; 本発明の一態様を説明するための回路図およびタイミングチャート。1A and 1B are circuit diagrams and timing charts for explaining one embodiment of the present invention; 表示モジュールを説明する図。The figure explaining a display module. 電子機器を説明する図。1A and 1B are diagrams for explaining an electronic device; 実施例における、トランジスタのIon及びVthを説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining Ion and Vth of a transistor in an example; 実施例における、半導体装置の表示例を説明する図。4A and 4B are diagrams for explaining display examples of a semiconductor device in an embodiment; 実施例における、半導体装置の表示例を説明する図。4A and 4B are diagrams for explaining display examples of a semiconductor device in an embodiment; 実施例における、半導体装置の回路図を説明する図。FIG. 10 is a diagram illustrating a circuit diagram of a semiconductor device in an example; 実施例における、半導体装置の消費電力を説明する図。FIG. 10 illustrates power consumption of a semiconductor device in an example. 実施例に係る、回路構成を説明する図。FIG. 3 is a diagram for explaining a circuit configuration according to an example; 実施例に係る、発光素子の輝度-電圧特性を説明する図。FIG. 10 is a diagram for explaining luminance-voltage characteristics of a light-emitting element according to an example; 実施例に係る、補正回路の概念を説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining the concept of a correction circuit according to an embodiment; 実施例に係る、発光素子の輝度-階調特性を説明する図。FIG. 10 is a diagram for explaining luminance-gradation characteristics of a light-emitting element according to an example; 実施例における、半導体装置の回路図を説明する図。FIG. 10 is a diagram illustrating a circuit diagram of a semiconductor device in an example; 発光素子及びトランジスタの電流―電圧特性の概念を説明する図。4A and 4B illustrate the concept of current-voltage characteristics of a light-emitting element and a transistor; 試料B1及び試料B2の輝度の温度特性を説明する図。FIG. 5 is a diagram for explaining temperature characteristics of luminance of samples B1 and B2;

以下、実施の形態および実施例について図面を参照しながら説明する。但し、実施の形
態および実施例は多くの異なる態様で実施することが可能であり、趣旨及びその範囲から
逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解
される。従って、本発明は、以下の実施の形態および実施例の記載内容に限定して解釈さ
れるものではない。
Hereinafter, embodiments and examples will be described with reference to the drawings. A person skilled in the art will readily recognize, however, that the embodiments and examples can be embodied in many different forms, and that various changes in form and detail can be made therein without departing from the spirit and scope thereof. understood. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the following embodiments and examples.

また、図面において、大きさ、層の厚さ、又は領域は、明瞭化のために誇張されている
場合がある。よって、必ずしもそのスケールに限定されない。なお図面は、理想的な例を
模式的に示したものであり、図面に示す形状又は値などに限定されない。また、図面にお
いて、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用
い、その繰り返しの説明は省略する。また、同様の機能を指す場合には、ハッチパターン
を同じくし、特に符号を付さない場合がある。
Also, in the drawings, sizes, layer thicknesses, or regions may be exaggerated for clarity. Therefore, it is not necessarily limited to that scale. The drawings schematically show an ideal example, and are not limited to the shapes or values shown in the drawings. In addition, in the drawings, the same reference numerals are used for the same parts or parts having similar functions in different drawings, and repeated descriptions thereof will be omitted. Moreover, when referring to similar functions, the hatch patterns may be the same and no particular reference numerals may be attached.

また、本明細書などにおいて、第1、第2等として付される序数詞は便宜上用いるもの
であり、工程順又は積層順を示すものではない。そのため、例えば、「第1の」を「第2
の」又は「第3の」などと適宜置き換えて説明することができる。また、本明細書等に記
載されている序数詞と、本発明の一態様を特定するために用いられる序数詞は一致しない
場合がある。
In this specification and the like, ordinal numbers such as first and second are used for convenience and do not indicate the order of steps or the order of stacking. So, for example, change "first" to "second
It can be explained by appropriately replacing with "of" or "third". Also, the ordinal numbers described in this specification and the like may not match the ordinal numbers used to specify one aspect of the present invention.

また、本明細書において、「上に」、「下に」などの配置を示す語句は、構成同士の位
置関係を、図面を参照して説明するために、便宜上用いている。また、構成同士の位置関
係は、各構成を描写する方向に応じて適宜変化するものである。従って、明細書で説明し
た語句に限定されず、状況に応じて適切に言い換えることができる。
In this specification, terms such as "above" and "below" are used for convenience in order to describe the positional relationship between configurations with reference to the drawings. In addition, the positional relationship between the configurations changes appropriately according to the direction in which each configuration is drawn. Therefore, it is not limited to the words and phrases described in the specification, and can be appropriately rephrased according to the situation.

また、本明細書等において、半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能しうる
装置全般を指す。トランジスタなどの半導体素子をはじめ、半導体回路、演算装置、記憶
装置は、半導体装置の一態様である。撮像装置、表示装置、液晶表示装置、発光装置、電
気光学装置、発電装置(薄膜太陽電池、有機薄膜太陽電池等を含む)、及び電子機器は、
半導体装置を有する場合がある。
In this specification and the like, a semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics. A semiconductor element such as a transistor, a semiconductor circuit, an arithmetic device, and a memory device are examples of semiconductor devices. Imaging devices, display devices, liquid crystal display devices, light-emitting devices, electro-optical devices, power generation devices (including thin-film solar cells, organic thin-film solar cells, etc.), and electronic devices
may have semiconductor devices.

また、本明細書等において、トランジスタとは、ゲートと、ドレインと、ソースとを含
む少なくとも三つの端子を有する素子である。そして、ドレイン(ドレイン端子、ドレイ
ン領域またはドレイン電極)とソース(ソース端子、ソース領域またはソース電極)の間
にチャネル領域を有しており、ドレインとチャネル領域とソースとを介して電流を流すこ
とができるものである。なお、本明細書等において、チャネル領域とは、電流が主として
流れる領域をいう。
In this specification and the like, a transistor is an element having at least three terminals including a gate, a drain, and a source. It has a channel region between the drain (drain terminal, drain region, or drain electrode) and the source (source terminal, source region, or source electrode), and current flows through the drain, the channel region, and the source. is possible. Note that in this specification and the like, a channel region means a region where current mainly flows.

また、ソースやドレインの機能は、異なる極性のトランジスタを採用する場合や、回路
動作において電流の方向が変化する場合などには入れ替わることがある。このため、本明
細書等においては、ソースやドレインの用語は、入れ替えて用いることができるものとす
る。
Also, the functions of the source and the drain may be interchanged when using transistors of different polarities or when the direction of current changes in circuit operation. Therefore, the terms "source" and "drain" can be used interchangeably in this specification and the like.

なお、本明細書等において、酸化窒化シリコン膜とは、その組成として、窒素よりも酸
素の含有量が多いものであって、好ましくは酸素が55原子%以上65原子%以下、窒素
が1原子%以上20原子%以下、シリコンが25原子%以上35原子%以下、水素が0.
1原子%以上10原子%以下の濃度範囲で含まれるものをいう。また、窒化酸化シリコン
膜とは、その組成として、酸素よりも窒素の含有量が多いものであって、好ましくは窒素
が55原子%以上65原子%以下、酸素が1原子%以上20原子%以下、シリコンが25
原子%以上35原子%以下、水素が0.1原子%以上10原子%以下の濃度範囲で含まれ
るものをいう。
Note that in this specification and the like, a silicon oxynitride film has a composition that contains more oxygen than nitrogen, preferably 55 atomic % or more and 65 atomic % or less of oxygen and 1 atom of nitrogen. % or more and 20 atomic % or less, silicon of 25 atomic % or more and 35 atomic % or less, and hydrogen of 0.1 atomic % or more and 20 atomic % or less.
It is contained in a concentration range of 1 atomic % or more and 10 atomic % or less. The silicon oxynitride film has a composition that contains more nitrogen than oxygen, and preferably contains 55 atomic % to 65 atomic % of nitrogen and 1 atomic % to 20 atomic % of oxygen. , silicon is 25
It means that the concentration range of hydrogen is 0.1 atomic % or more and 10 atomic % or less.

また、本明細書等において、「膜」という用語と、「層」という用語とは、互いに入れ
替えることが可能である。例えば、「導電層」という用語を、「導電膜」という用語に変
更することが可能な場合がある。または、例えば、「絶縁膜」という用語を、「絶縁層」
という用語に変更することが可能な場合がある。
In this specification and the like, the terms “film” and “layer” can be used interchangeably. For example, it may be possible to change the term "conductive layer" to the term "conductive film." Or, for example, the term "insulating film" may be replaced with "insulating layer"
It may be possible to change the term to

また、本明細書等において、「平行」とは、二つの直線が-10°以上10°以下の角
度で配置されている状態をいう。したがって、-5°以上5°以下の場合も含まれる。ま
た、「略平行」とは、二つの直線が-30°以上30°以下の角度で配置されている状態
をいう。また、「垂直」とは、二つの直線が80°以上100°以下の角度で配置されて
いる状態をいう。したがって、85°以上95°以下の場合も含まれる。また、「略垂直
」とは、二つの直線が60°以上120°以下の角度で配置されている状態をいう。
In this specification and the like, "parallel" means a state in which two straight lines are arranged at an angle of -10° or more and 10° or less. Therefore, the case of −5° or more and 5° or less is also included. Also, "substantially parallel" means a state in which two straight lines are arranged at an angle of -30° or more and 30° or less. "Perpendicular" means a state in which two straight lines are arranged at an angle of 80° or more and 100° or less. Therefore, the case of 85° or more and 95° or less is also included. In addition, "substantially perpendicular" means a state in which two straight lines are arranged at an angle of 60° or more and 120° or less.

また、本明細書等において、XとYとが接続されている、と明示的に記載する場合は、
XとYとが電気的に接続されている場合と、XとYとが機能的に接続されている場合と、
XとYとが直接接続されている場合とを含むものとする。したがって、所定の接続関係、
例えば、図または文章に示された接続関係に限定されず、図または文章に示された接続関
係以外のものも含むものとする。
Also, in this specification and the like, when it is explicitly stated that X and Y are connected,
the case where X and Y are electrically connected, the case where X and Y are functionally connected,
and the case where X and Y are directly connected. Therefore, given connection relations,
For example, it is not limited to the connection relationships shown in the diagrams or text, and includes connections other than those shown in the diagrams or text.

ここで、X、Yは、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、端子、導電膜な
ど)であるとする。
Here, X and Y are objects (for example, devices, elements, circuits, wiring, electrodes, terminals, conductive films, etc.).

XとYとが電気的に接続されている場合の一例としては、XとYとの電気的な接続を可
能とする素子(例えば、スイッチ、トランジスタ、容量素子、インダクタ、抵抗素子、ダ
イオード、表示素子、発光素子、負荷など)が、XとYとの間に1個以上接続されること
が可能である。なお、スイッチは、オンオフが制御される機能を有している。つまり、ス
イッチは、導通状態(オン状態)、または、非導通状態(オフ状態)になり、電流を流す
か流さないかを制御する機能を有している。または、スイッチは、電流を流す経路を選択
して切り替える機能を有している。
An example of the case where X and Y are electrically connected is an element that enables electrical connection between X and Y (for example, switch, transistor, capacitive element, inductor, resistive element, diode, display elements, light emitting elements, loads, etc.) can be connected between X and Y. Note that the switch has a function of being controlled to be turned on and off. In other words, the switch has a function of controlling whether it is in a conducting state (on state) or a non-conducting state (off state) to allow current to flow. Alternatively, the switch has a function of selecting and switching a path through which current flows.

XとYとが機能的に接続されている場合の一例としては、XとYとの機能的な接続を可
能とする回路(例えば、論理回路(インバータ、NAND回路、NOR回路など)、信号
変換回路(DA変換回路、AD変換回路、ガンマ補正回路など)、電位レベル変換回路(
電源回路(昇圧回路、降圧回路など)、信号の電位レベルを変えるレベルシフタ回路など
)、電圧源、電流源、切り替え回路、増幅回路(信号振幅または電流量などを大きく出来
る回路、オペアンプ、差動増幅回路、ソースフォロワ回路、バッファ回路など)、信号生
成回路、記憶回路、制御回路など)が、XとYとの間に1個以上接続されることが可能で
ある。なお、一例として、XとYとの間に別の回路を挟んでいても、Xから出力された信
号がYへ伝達される場合は、XとYとは機能的に接続されているものとする。
As an example of the case where X and Y are functionally connected, a circuit that enables functional connection between X and Y (eg, a logic circuit (inverter, NAND circuit, NOR circuit, etc.), a signal conversion Circuits (DA conversion circuit, AD conversion circuit, gamma correction circuit, etc.), potential level conversion circuit (
Power supply circuit (booster circuit, step-down circuit, etc.), level shifter circuit that changes the signal potential level, etc.), voltage source, current source, switching circuit, amplifier circuit (circuit that can increase signal amplitude or current amount, operational amplifier, differential amplifier) circuit, source follower circuit, buffer circuit, etc.), signal generation circuit, storage circuit, control circuit, etc.) can be connected between X and Y. As an example, even if another circuit is interposed between X and Y, when a signal output from X is transmitted to Y, X and Y are considered to be functionally connected. do.

なお、XとYとが接続されている、と明示的に記載する場合は、XとYとが電気的に接
続されている場合(つまり、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟んで接続されてい
る場合)と、XとYとが機能的に接続されている場合(つまり、XとYとの間に別の回路
を挟んで機能的に接続されている場合)と、XとYとが直接接続されている場合(つまり
、XとYとの間に別の素子又は別の回路を挟まずに接続されている場合)とを含むものと
する。つまり、電気的に接続されている、と明示的に記載する場合は、単に、接続されて
いる、とのみ明示的に記載されている場合と同じであるとする。
Note that when explicitly describing that X and Y are connected, it means that X and Y are electrically connected (that is, another element or another element is connected between X and Y). When X and Y are functionally connected (that is, when X and Y are functionally connected via another circuit) and the case where X and Y are directly connected (that is, the case where X and Y are connected without another element or another circuit between them). In other words, the explicit description of "electrically connected" is the same as the explicit description of "connected".

なお、例えば、トランジスタのソース(又は第1端子など)が、Z1を介して(又は介
さず)、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2端子など)が、Z2
を介して(又は介さず)、Yと電気的に接続されている場合や、トランジスタのソース(
又は第1端子など)が、Z1の一部と直接的に接続され、Z1の別の一部がXと直接的に
接続され、トランジスタのドレイン(又は第2端子など)が、Z2の一部と直接的に接続
され、Z2の別の一部がYと直接的に接続されている場合では、以下のように表現するこ
とが出来る。
Note that, for example, the source (or the first terminal, etc.) of the transistor is electrically connected to X via (or not via) Z1, and the drain (or the second terminal, etc.) of the transistor is connected to Z2
is electrically connected to Y through (or not through) or the source of the transistor (
or first terminal, etc.) is directly connected to part of Z1, another part of Z1 is directly connected to X, and the drain (or second terminal, etc.) of the transistor is part of Z2. and another part of Z2 is directly connected to Y, it can be expressed as follows.

例えば、「XとYとトランジスタのソース(又は第1端子など)とドレイン(又は第2
端子など)とは、互いに電気的に接続されており、X、トランジスタのソース(又は第1
端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2端子など)、Yの順序で電気的に接続さ
れている。」と表現することができる。または、「トランジスタのソース(又は第1端子
など)は、Xと電気的に接続され、トランジスタのドレイン(又は第2端子など)はYと
電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又は第1端子など)、トランジスタのド
レイン(又は第2端子など)、Yは、この順序で電気的に接続されている」と表現するこ
とができる。または、「Xは、トランジスタのソース(又は第1端子など)とドレイン(
又は第2端子など)とを介して、Yと電気的に接続され、X、トランジスタのソース(又
は第1端子など)、トランジスタのドレイン(又は第2端子など)、Yは、この接続順序
で設けられている」と表現することができる。これらの例と同様な表現方法を用いて、回
路構成における接続の順序について規定することにより、トランジスタのソース(又は第
1端子など)と、ドレイン(又は第2端子など)とを、区別して、技術的範囲を決定する
ことができる。なお、これらの表現方法は、一例であり、これらの表現方法に限定されな
い。ここで、X、Y、Z1、Z2は、対象物(例えば、装置、素子、回路、配線、電極、
端子、導電膜など)であるとする。
For example, "X and Y and source (or first terminal, etc.) and drain (or second
terminals, etc.) are electrically connected to each other, X, the source of the transistor (or the first
terminal, etc.), the drain of the transistor (or the second terminal, etc.), and Y are electrically connected in that order. ” can be expressed. Or, "the source (or first terminal, etc.) of the transistor is electrically connected to X, the drain (or second terminal, etc.) of the transistor is electrically connected to Y, and X is the source (or second terminal, etc.) of the transistor. 1 terminal, etc.), the drain of the transistor (or the second terminal, etc.), and Y are electrically connected in this order. Or, "X is the source (or first terminal, etc.) and drain (
or the second terminal, etc.), and X, the source of the transistor (or the first terminal, etc.), the drain of the transistor (or the second terminal, etc.), Y are connected in this connection order. It can be expressed as "provided". By defining the order of connection in the circuit configuration using the same expression method as these examples, the source (or the first terminal, etc.) and the drain (or the second terminal, etc.) of the transistor can be distinguished, A technical scope can be determined. In addition, these expression methods are examples, and are not limited to these expression methods. Here, X, Y, Z1, and Z2 are objects (for example, devices, elements, circuits, wiring, electrodes,
terminal, conductive film, etc.).

(実施の形態1)
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置の一例について、図1乃至図13を用
いて説明する。
(Embodiment 1)
In this embodiment, an example of a semiconductor device of one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

<1-1.半導体装置について>
図1は、本発明の一態様の半導体装置の一例を示すブロック図である。
<1-1. About semiconductor devices>
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a semiconductor device of one embodiment of the present invention.

図1に示す半導体装置は、画素部12と、画素部12の外側に配置されたゲート線駆動
回路16と、画素部12の外側に配置された信号線駆動回路18と、画素部12の外側に
配置されたモニター回路20と、モニター回路20と電気的に接続された補正回路30と
、を有する。なお、画素部12は、複数の画素回路14を有する。
The semiconductor device shown in FIG. and a correction circuit 30 electrically connected to the monitor circuit 20 . Note that the pixel section 12 has a plurality of pixel circuits 14 .

また、図1に示す半導体装置は、端子部17と、保護回路13と、を有する。なお、端
子部17と、保護回路13とは、設けない構成としてもよい。
The semiconductor device shown in FIG. 1 also has a terminal portion 17 and a protection circuit 13 . Note that the terminal portion 17 and the protection circuit 13 may be omitted.

[画素部及び画素回路]
画素部12は、X行(Xは2以上の自然数)Y列(Yは2以上の自然数)に配置された
複数の表示素子を駆動するための回路(画素回路14)を有し、ゲート線駆動回路16は
、画素回路14を選択する信号(走査信号)を出力する機能を有し、信号線駆動回路18
は、画素回路14が有する表示素子を駆動するための信号(データ信号)を供給するため
機能を有する。
[Pixel portion and pixel circuit]
The pixel portion 12 has circuits (pixel circuits 14) for driving a plurality of display elements arranged in X rows (X is a natural number of 2 or more) and Y columns (Y is a natural number of 2 or more). The drive circuit 16 has a function of outputting a signal (scanning signal) for selecting the pixel circuit 14 , and the signal line drive circuit 18
has a function of supplying a signal (data signal) for driving the display element of the pixel circuit 14 .

なお、図1において、複数の画素回路14がマトリクス状に配置(ストライプ配置)す
る構成について例示したが、これに限定されず、例えば、画素回路14をデルタ配置、ペ
ンタイル配置としてもよい。なお、カラー表示する際に画素回路14で制御する色要素と
しては、RGB(Rは赤、Gは緑、Bは青)の三色が挙げられる。ただし、画素回路14
で制御する色要素としては、これに限定されず、それ以上でもよく、例えば、RGBW(
Wは白)、またはRGBに、Y(イエロー)、C(シアン)、M(マゼンタ)などを一色
以上追加してもよい。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていても
よい。
Note that FIG. 1 illustrates a configuration in which a plurality of pixel circuits 14 are arranged in a matrix (stripe arrangement), but the present invention is not limited to this, and the pixel circuits 14 may be arranged in a delta arrangement or a pentile arrangement, for example. The color elements controlled by the pixel circuit 14 for color display include three colors of RGB (R for red, G for green, and B for blue). However, the pixel circuit 14
The color elements controlled by are not limited to this, and may be more. For example, RGBW (
W is white), or one or more colors such as Y (yellow), C (cyan), and M (magenta) may be added to RGB. Note that the size of the display area may be different for each dot of the color element.

また、複数の画素回路14のそれぞれは、発光素子と、当該発光素子に流れる電流を制
御する駆動トランジスタと、を有する。発光素子に電圧を印加することにより、発光素子
が有する一対の電極の一方から電子が、他方から正孔がそれぞれ発光性の有機化合物を含
む層に注入され、電流が流れる。そして、電子及び正孔が再結合することにより、発光性
の有機化合物が励起状態を形成し、その励起状態が基底状態に戻る際に発光する。このよ
うなメカニズムから、このような発光素子は、電流励起型の発光素子と呼ばれる。
Further, each of the plurality of pixel circuits 14 has a light emitting element and a driving transistor that controls current flowing through the light emitting element. When a voltage is applied to the light-emitting element, electrons are injected from one of a pair of electrodes of the light-emitting element and holes are injected from the other into the layer containing a light-emitting organic compound, thereby causing a current to flow. Recombination of electrons and holes causes the light-emitting organic compound to form an excited state, and light is emitted when the excited state returns to the ground state. Due to such a mechanism, such a light-emitting element is called a current-excited light-emitting element.

[ゲート線駆動回路及び信号線駆動回路]
ゲート線駆動回路16及び信号線駆動回路18のいずれか一方または双方は、画素部1
2と同一基板上に形成されていることが望ましい。これにより、部品数や端子数を減らす
ことが出来る。ゲート線駆動回路16及び信号線駆動回路18のいずれか一方または双方
が、画素部12と同一基板上に形成されていない場合には、ゲート線駆動回路16及び信
号線駆動回路18のいずれか一方または双方を、COG(Chip On Glass)
やTAB(Tape Automated Bonding)によって、実装することが
できる。
[Gate Line Driver Circuit and Signal Line Driver Circuit]
Either or both of the gate line driving circuit 16 and the signal line driving circuit 18 are included in the pixel section 1.
2 are preferably formed on the same substrate. This makes it possible to reduce the number of components and the number of terminals. If either one or both of the gate line driving circuit 16 and the signal line driving circuit 18 are not formed on the same substrate as the pixel portion 12, either one of the gate line driving circuit 16 and the signal line driving circuit 18 is used. Or both, COG (Chip On Glass)
or TAB (Tape Automated Bonding).

また、複数の画素回路14のそれぞれは、走査信号が与えられる複数の走査線GLの一
つを介してパルス信号が入力され、データ信号が与えられる複数のデータ線DLの一つを
介してデータ信号が入力される。また、複数の画素回路14のそれぞれは、ゲート線駆動
回路16によりデータ信号のデータの書き込み及び保持が制御される。例えば、m行n列
目の画素回路14は、走査線GL_m(mはX以下の自然数)を介してゲート線駆動回路
16からパルス信号が入力され、走査線GL_mの電位に応じてデータ線DL_n(nは
Y以下の自然数)を介して信号線駆動回路18からデータ信号が入力される。
Each of the plurality of pixel circuits 14 receives a pulse signal through one of the plurality of scanning lines GL to which the scanning signal is applied, and receives data through one of the plurality of data lines DL to which the data signal is applied. A signal is input. In each of the plurality of pixel circuits 14 , writing and holding of data of data signals are controlled by the gate line driving circuit 16 . For example, the pixel circuit 14 in the m-th row and the n-th column receives a pulse signal from the gate line driving circuit 16 via the scanning line GL_m (m is a natural number equal to or less than X), and the data line DL_n is set according to the potential of the scanning line GL_m. A data signal is input from the signal line driving circuit 18 via (n is a natural number equal to or smaller than Y).

ゲート線駆動回路16は、シフトレジスタ等を有する。ゲート線駆動回路16は、端子
部17を介して、シフトレジスタを駆動するための信号が入力され、信号を出力する。例
えば、ゲート線駆動回路16は、スタートパルス信号、クロック信号等が入力され、パル
ス信号を出力する。ゲート線駆動回路16は、走査信号が与えられる配線(以下、走査線
GL_1乃至GL_Xという)の電位を制御する機能を有する。なお、ゲート線駆動回路
16を複数設け、複数のゲート線駆動回路16により、走査線GL_1乃至GL_Xを分
割して制御してもよい。または、ゲート線駆動回路16は、初期化信号を供給することが
できる機能を有する。ただし、これに限定されず、ゲート線駆動回路16は、別の信号を
供給することも可能である。例えば、ゲート線駆動回路16は、図1に示すように、発光
素子の電位を制御する配線(以下、ANODE_1乃至ANODE_Xという)と電気的
に接続されている。
The gate line driving circuit 16 has a shift register and the like. The gate line driving circuit 16 receives a signal for driving the shift register via the terminal portion 17 and outputs a signal. For example, the gate line drive circuit 16 receives a start pulse signal, a clock signal, etc., and outputs a pulse signal. The gate line driver circuit 16 has a function of controlling potentials of wirings supplied with scan signals (hereinafter referred to as scan lines GL_1 to GL_X). Note that a plurality of gate line driver circuits 16 may be provided and the scanning lines GL_<b>1 to GL_X may be divided and controlled by the plurality of gate line driver circuits 16 . Alternatively, the gate line drive circuit 16 has a function of supplying an initialization signal. However, it is not limited to this, and the gate line driving circuit 16 can also supply another signal. For example, as shown in FIG. 1, the gate line driving circuit 16 is electrically connected to wirings (hereinafter referred to as ANODE_1 to ANODE_X) that control the potential of the light emitting elements.

信号線駆動回路18は、シフトレジスタ等を有する。信号線駆動回路18は、端子部1
7を介して、シフトレジスタを駆動するための信号の他、データ信号の元となる信号(画
像信号)が入力される。信号線駆動回路18は、画像信号を元に画素回路14に書き込む
データ信号を生成する機能を有する。また、信号線駆動回路18は、スタートパルス、ク
ロック信号等が入力されて得られるパルス信号に従って、データ信号の出力を制御する機
能を有する。また、信号線駆動回路18は、データ信号が与えられる配線(以下、データ
線DL_1乃至DL_Yという)の電位を制御する機能を有する。または、信号線駆動回
路18は、初期化信号を供給することができる機能を有する。ただし、これに限定されず
、信号線駆動回路18は、別の信号を供給することも可能である。例えば、信号線駆動回
路18は、複数のアナログスイッチなどを用いて構成される。信号線駆動回路18は、複
数のアナログスイッチを順次オン状態にすることにより、画像信号を時分割した信号をデ
ータ信号として出力できる。
The signal line driving circuit 18 has a shift register and the like. The signal line driving circuit 18 is connected to the terminal section 1
7, a signal for driving the shift register and a signal (image signal) that is the source of the data signal are input. The signal line driving circuit 18 has a function of generating data signals to be written to the pixel circuits 14 based on image signals. The signal line driving circuit 18 also has a function of controlling the output of the data signal according to a pulse signal obtained by inputting a start pulse, a clock signal, and the like. Further, the signal line driver circuit 18 has a function of controlling potentials of wirings supplied with data signals (hereinafter referred to as data lines DL_1 to DL_Y). Alternatively, the signal line driving circuit 18 has a function of supplying an initialization signal. However, it is not limited to this, and the signal line driving circuit 18 can also supply another signal. For example, the signal line drive circuit 18 is configured using a plurality of analog switches. By sequentially turning on a plurality of analog switches, the signal line driving circuit 18 can output a signal obtained by time-dividing an image signal as a data signal.

[保護回路]
保護回路13は、例えば、ゲート線駆動回路16と画素回路14との間の配線である走
査線GLに接続される。または、保護回路13は、信号線駆動回路18と画素回路14の
間の配線であるデータ線DLに接続される。または、保護回路13は、ゲート線駆動回路
16と端子部17との間の配線に接続することができる。または、保護回路13は、信号
線駆動回路18と端子部17との間の配線に接続することができる。なお、端子部17は
、外部の回路から表示装置に電源及び制御信号、及び画像信号を入力するための端子を有
する。
[Protection circuit]
The protection circuit 13 is connected to, for example, a scanning line GL which is wiring between the gate line driving circuit 16 and the pixel circuit 14 . Alternatively, the protection circuit 13 is connected to the data line DL, which is wiring between the signal line driving circuit 18 and the pixel circuit 14 . Alternatively, the protection circuit 13 can be connected to wiring between the gate line driving circuit 16 and the terminal section 17 . Alternatively, the protection circuit 13 can be connected to wiring between the signal line driving circuit 18 and the terminal section 17 . The terminal portion 17 has terminals for inputting power, control signals, and image signals from an external circuit to the display device.

保護回路13は、自身が接続する配線に一定の範囲外の電位が与えられたときに、該配
線と別の配線とを導通状態にする機能を有する。保護回路13を設けることにより、ES
D(Electrostatic Discharge:静電気放電)などにより発生す
る過電流に対する表示装置の耐性を高めることができる。また、ゲート線駆動回路16に
保護回路13を接続した構成、または信号線駆動回路18に保護回路13を接続した構成
としてもよい。あるいは、端子部17に保護回路13を接続した構成としてもよい。
The protection circuit 13 has a function of bringing a wiring to which it is connected into electrical continuity with another wiring when a potential outside a certain range is applied to the wiring. By providing the protection circuit 13, the ES
The resistance of the display device to overcurrent generated by D (Electrostatic Discharge) or the like can be increased. A configuration in which the protection circuit 13 is connected to the gate line driving circuit 16 or a configuration in which the protection circuit 13 is connected to the signal line driving circuit 18 may be employed. Alternatively, a configuration in which the protection circuit 13 is connected to the terminal portion 17 may be employed.

[モニター回路及び補正回路]
モニター回路20及び補正回路30は、画素回路14が有する発光素子、及び駆動トラ
ンジスタに流れる電流を制御する機能を有する。
[Monitor circuit and correction circuit]
The monitor circuit 20 and the correction circuit 30 have a function of controlling the current flowing through the light emitting element and the driving transistor of the pixel circuit 14 .

なお、図1においては、モニター回路20及び補正回路30を画素部12の外側に複数
配置する構成について例示したが、これに限定されず、モニター回路20及び補正回路3
0ともに、それぞれ1つのみ配置する構成でもよい。なお、図1に示すように、モニター
回路20及び補正回路30を画素部12の外側に複数配置する構成とすることで、画素部
12内で複数の補正を行うことができるため好適である。例えば、画素部12を上下左右
に均等に4分割し、当該4分割したエリアの近傍にあるモニター回路20及び補正回路3
0を用いて、各分割されたエリア内にある発光素子及び駆動トランジスタを、それぞれ独
立して制御すればよい。
Note that FIG. 1 illustrates a configuration in which a plurality of monitor circuits 20 and correction circuits 30 are arranged outside the pixel portion 12;
A configuration in which only one of each 0 is arranged may be used. As shown in FIG. 1, it is preferable to arrange a plurality of monitor circuits 20 and correction circuits 30 outside the pixel section 12 so that a plurality of corrections can be performed within the pixel section 12 . For example, the pixel section 12 is equally divided vertically and horizontally into four areas, and the monitor circuit 20 and the correction circuit 3 in the vicinity of the four divided areas are detected.
0 may be used to independently control the light emitting elements and driving transistors in each divided area.

<1-2.発光素子の特性>
次に、画素回路14が有する発光素子の特性について、以下説明する。まず、発光素子
の特性の一つである、L-J(輝度-電流密度)特性及びI-V(電流-電圧)特性につ
いて、図11(A)(B)を用いて説明する。
<1-2. Characteristics of Light Emitting Element>
Next, the characteristics of the light emitting elements included in the pixel circuit 14 will be described below. First, LJ (luminance-current density) characteristics and IV (current-voltage) characteristics, which are one of the characteristics of the light-emitting element, are described with reference to FIGS.

図11(A)は、発光素子のL-J特性を説明する図である。図11(A)に示す通り
、発光素子は電流密度に比例して輝度が高くなる。すなわち、発光素子のL-J特性には
、環境温度による変化(以下、温度依存性という場合がある)がない、または極めて少な
い。
FIG. 11A is a diagram for explaining LJ characteristics of a light emitting element. As shown in FIG. 11A, the luminance of the light-emitting element increases in proportion to the current density. That is, the LJ characteristic of the light emitting element has no or very little change due to environmental temperature (hereinafter sometimes referred to as temperature dependence).

また、図11(B)は、発光素子のI-V特性を説明する図である。発光素子は温度に
よって抵抗が変化するため、温度が変化すると、輝度が変化してしまう。例えば、図11
(B)に示す通り、同じ電圧を印加した場合、発光素子の温度が25℃よりも高くなると
、発光素子に流れる電流が増加してしまう。
FIG. 11B is a diagram illustrating IV characteristics of a light emitting element. Since the resistance of the light-emitting element changes depending on the temperature, the luminance changes when the temperature changes. For example, FIG.
As shown in (B), when the same voltage is applied, if the temperature of the light-emitting element becomes higher than 25° C., the current flowing through the light-emitting element increases.

そこで、本発明の一態様の半導体装置は、発光素子の温度依存性を小さくするために、
モニター回路20と、補正回路30と、を有する。モニター回路20は、画素回路14が
有する発光素子及び駆動トランジスタと同様の機能を有する発光素子及びトランジスタと
を有する。具体的にはモニター回路20は、モニター発光素子と、モニタートランジスタ
と、を有する。補正回路30は、モニター回路20が有するモニター発光素子及びモニタ
ートランジスタのいずれか一方または双方の電流値のデータを基に、画素回路14に流れ
る電流を制御する機能を有する。例えば、補正回路30によって、画素回路14が有する
発光素子または駆動トランジスタに流れる電流値を制御することができる。
Therefore, in the semiconductor device of one embodiment of the present invention, in order to reduce the temperature dependence of the light-emitting element,
It has a monitor circuit 20 and a correction circuit 30 . The monitor circuit 20 has a light emitting element and a transistor having the same functions as the light emitting element and the driving transistor of the pixel circuit 14 . Specifically, the monitor circuit 20 has a monitor light emitting element and a monitor transistor. The correction circuit 30 has a function of controlling the current flowing through the pixel circuit 14 based on the current value data of one or both of the monitor light emitting element and the monitor transistor of the monitor circuit 20 . For example, the correction circuit 30 can control the value of the current flowing through the light emitting element or driving transistor of the pixel circuit 14 .

<1-3.モニター回路及び補正回路の構成例1>
次に、モニター回路20及び補正回路30の一例について、図2を用いて説明する。図
2は、本発明の一態様の半導体装置が有する、モニター回路20及び補正回路30の一例
を示す回路図である。
<1-3. Configuration Example 1 of Monitor Circuit and Correction Circuit>
Next, an example of the monitor circuit 20 and the correction circuit 30 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a circuit diagram illustrating an example of the monitor circuit 20 and the correction circuit 30 included in the semiconductor device of one embodiment of the present invention.

モニター回路20は、モニター発光素子21と、モニタートランジスタ22と、を有す
る。また、補正回路30は、増幅回路31と、スイッチング素子32と、を有する。
The monitor circuit 20 has a monitor light emitting element 21 and a monitor transistor 22 . Further, the correction circuit 30 has an amplifier circuit 31 and a switching element 32 .

モニター発光素子21の一対の電極の一方は、第1の電極(CATHODE)と電気的
に接続され、モニター発光素子21の一対の電極の他方は、モニタートランジスタ22の
ソース電極またはドレイン電極の一方と電気的に接続される。なお、第1の電極には、C
ATHODE電位が与えられる。
One of the pair of electrodes of the monitor light emitting element 21 is electrically connected to the first electrode (CATHODE), and the other of the pair of electrodes of the monitor light emitting element 21 is connected to one of the source electrode and the drain electrode of the monitor transistor 22. electrically connected. It should be noted that C
ATHODE potential is applied.

また、モニタートランジスタ22のソース電極またはドレイン電極の他方は、増幅回路
31の第1の入力端子と電気的に接続され、モニタートランジスタ22のゲート電極は、
増幅回路31の出力端子と電気的に接続される。また、第2の電極(Vanode)には
、ANODE電位が与えられ、第2の電極(Vanode)は、増幅回路31の第2の入
力端子と電気的に接続される。また、第3の電極(V2)には、高電源電位が与えられ、
第3の電極(V2)は、スイッチング素子32を介して、モニタートランジスタ22のソ
ース電極またはドレイン電極の他方と電気的に接続される。なお、第3の電極(V2)と
、モニタートランジスタ22のソース電極またはドレイン電極の他方との間には、抵抗素
子50が接続される。
The other of the source electrode and the drain electrode of the monitor transistor 22 is electrically connected to the first input terminal of the amplifier circuit 31, and the gate electrode of the monitor transistor 22 is
It is electrically connected to the output terminal of the amplifier circuit 31 . The second electrode (Vnode) is supplied with the ANODE potential and is electrically connected to the second input terminal of the amplifier circuit 31 . A high power supply potential is applied to the third electrode (V2),
The third electrode (V2) is electrically connected to the other of the source electrode and the drain electrode of the monitor transistor 22 via the switching element 32. A resistance element 50 is connected between the third electrode (V2) and the other of the source electrode and the drain electrode of the monitor transistor 22. FIG.

例えば、図2に示すモニター回路20、及び補正回路30の構成とする場合、第2の電
極(Vanode)から第1の電極(CATHODE)に流れる電流値iは、以下の数式
(1)で表される。
For example, in the configuration of the monitor circuit 20 and the correction circuit 30 shown in FIG. be done.

(V2-Vanode)/R (1) (V2-Vanode)/R (1)

なお、数式(1)において、V2-Vanodeが電流値iを流すために必要なモニタ
ートランジスタ22のゲート電極とソース電極との間の電位(Vgs)であり、Rは抵抗
素子50の抵抗値である。
In equation (1), V2-Vanode is the potential (Vgs) between the gate electrode and the source electrode of the monitor transistor 22 required to flow the current value i, and R is the resistance value of the resistance element 50. be.

従って、抵抗素子50は、温度依存性が無く、抵抗値が一定であることが好ましい。例
えば、抵抗素子50としては、酸化物導電体(OC:Oxide Conductor)
を用いると好適である。例えば、酸化物導電体(OC)は、酸化物半導体(OS:Oxi
de Semiconductor)のキャリア密度を増加させて、n型とすることで得
られる。
Therefore, it is preferable that the resistance element 50 has no temperature dependence and a constant resistance value. For example, the resistance element 50 may be an oxide conductor (OC).
is preferably used. For example, an oxide conductor (OC) is an oxide semiconductor (OS: Oxi
It is obtained by increasing the carrier density of a de Semiconductor) to make it n-type.

酸化物導電体(OC)は、環境温度による抵抗の変化がない、または極めて少ない。す
なわち、温度依存性が低い抵抗材料として用いることができる。ただし、抵抗素子50と
しては、酸化物導電体(OC)に限定されず、温度依存性が低い、その他の抵抗材料を用
いてもよい。
Oxide conductors (OC) have little or no change in resistance with ambient temperature. That is, it can be used as a resistance material with low temperature dependence. However, the resistance element 50 is not limited to the oxide conductor (OC), and other resistance materials with low temperature dependence may be used.

また、モニタートランジスタ22は、活性層に酸化物半導体(OS)を有すると好まし
い。上述の酸化物導電体(OC)と、酸化物半導体(OS)とは、同じ製造工程で作製す
ることができる。なお、酸化物半導体(OS)をモニタートランジスタ22に適用する場
合、モニター発光素子21と同様に環境温度により特性が変化する場合がある。例えば、
環境温度が高くなることで、酸化物半導体(OS)を有するモニタートランジスタ22の
ドレイン電極とソース電極との間の電位差(Vds)が大きくなる場合がある。
In addition, the monitor transistor 22 preferably has an oxide semiconductor (OS) in its active layer. The oxide conductor (OC) and the oxide semiconductor (OS) can be manufactured in the same manufacturing process. Note that when an oxide semiconductor (OS) is applied to the monitor transistor 22 , the characteristics may change depending on the ambient temperature, as in the case of the monitor light emitting element 21 . for example,
As the ambient temperature rises, the potential difference (Vds) between the drain electrode and the source electrode of the monitor transistor 22 having an oxide semiconductor (OS) may increase.

なお、図2に示すモニター回路20においては、モニタートランジスタ22にnチャネ
ル型のトランジスタを用いる構成について例示したが、これに限定されず、例えば図3に
示す構成としてもよい。図3は、モニター回路及び補正回路の一例を説明する回路図であ
る。図3は、図2に示すモニタートランジスタ22をpチャネル型とし、増幅回路31の
極性を変えた回路である。
In the monitor circuit 20 shown in FIG. 2, the configuration using an n-channel transistor as the monitor transistor 22 is illustrated, but the configuration is not limited to this, and may be, for example, the configuration shown in FIG. FIG. 3 is a circuit diagram illustrating an example of a monitor circuit and a correction circuit. FIG. 3 shows a circuit in which the monitor transistor 22 shown in FIG. 2 is of p-channel type and the polarity of the amplifier circuit 31 is changed.

また、抵抗素子50をモニター発光素子21の第1の電極(CATHODE)側に設け
る構成としてもよい。当該構成の一例を図4に示す。図4に示す回路は、モニター回路2
0Bと、補正回路30Bと、を有する。なお、図4に示す構成の場合、モニター発光素子
21に流れる電流値iは、以下の数式(2)で表される。
Alternatively, the resistive element 50 may be provided on the first electrode (CATHODE) side of the monitor light emitting element 21 . An example of the configuration is shown in FIG. The circuit shown in FIG. 4 is the monitor circuit 2
0B and a correction circuit 30B. In the case of the configuration shown in FIG. 4, the current value i flowing through the monitor light emitting element 21 is represented by the following formula (2).

(V2-CATHODE)/R (2) (V2-CATHODE)/R (2)

また、モニター発光素子21の積層順序を変える、所謂逆積みの構成としてもよい。当
該構成の一例を図5に示す。図5に示す回路は、モニター回路20Cと、補正回路30C
と、を有する。
In addition, a so-called reverse stacking configuration, in which the stacking order of the monitor light emitting elements 21 is changed, may be employed. An example of the configuration is shown in FIG. The circuit shown in FIG. 5 includes a monitor circuit 20C and a correction circuit 30C.
and have

また、上記においては、モニター回路を用いて発光素子に温度補正する構成について例
示したが、これに限定されず、例えば、補正回路のみを用いて、画素回路が有する発光素
子及び駆動トランジスタに流れる電流値をモニターし、温度補正を行ってもよい。
Further, in the above description, a configuration in which a monitor circuit is used to perform temperature correction on a light emitting element is exemplified, but the present invention is not limited to this. Values may be monitored and temperature corrected.

<1-4.酸化物半導体を有するトランジスタの温度特性>
ここで、酸化物半導体(OS)を有するトランジスタの温度依存性について、図12を
用いて以下説明する。
<1-4. Temperature Characteristics of Transistor Including Oxide Semiconductor>
Here, temperature dependence of a transistor including an oxide semiconductor (OS) will be described below with reference to FIGS.

図12は、ボトムゲートトップコンタクト(BGTC)、所謂チャネルエッチ型のトラ
ンジスタの温度依存性を評価した結果である。当該トランジスタの活性層には、酸化物半
導体を用いた。なお、酸化物半導体としては、2つの条件とし、1つ目の条件としては、
IGZO膜(In:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比])と、IGZO膜(In:
Ga:Zn=1:1:1.2[原子数比])との積層構造とし、2つ目の条件としては、
IGZO膜(In:Ga:Zn=1:1:1.2[原子数比])の単層構造とした。また
、トランジスタのサイズとしては、チャネル長Lが3μm、チャネル幅Wが5μmとした
FIG. 12 shows the results of evaluating the temperature dependence of a bottom-gate-top-contact (BGTC), so-called channel-etch type transistor. An oxide semiconductor was used for an active layer of the transistor. Note that there are two conditions for the oxide semiconductor, and the first condition is
IGZO film (In:Ga:Zn=4:2:4.1 [atomic ratio]) and IGZO film (In:
Ga: Zn = 1: 1: 1.2 [atomic ratio]), and the second condition is
A single-layer structure of an IGZO film (In:Ga:Zn=1:1:1.2 [atomic ratio]) was used. As for the size of the transistor, the channel length L was set to 3 μm, and the channel width W was set to 5 μm.

また、トランジスタの温度依存性の評価としては、基板温度を25℃、40℃、60℃
、80℃の4条件とし、トランジスタのオン電流(Ion)を測定した。なお、ドレイン
電圧(Vd)を20V、ゲート電圧(Vg)を15Vとした。
In addition, the substrate temperature was set to 25° C., 40° C., and 60° C. to evaluate the temperature dependence of the transistor.
, and 80° C., and the on-current (Ion) of the transistor was measured. Note that the drain voltage (Vd) was set to 20V, and the gate voltage (Vg) was set to 15V.

図12に示す通り、酸化物半導体の条件に依らず、基板温度が高くなるに従い、トラン
ジスタのIonが高くなることが示された。すなわち、酸化物半導体を有するトランジス
タは、温度依存性を有する。
As shown in FIG. 12, regardless of the conditions of the oxide semiconductor, Ion of the transistor increased as the substrate temperature increased. That is, a transistor including an oxide semiconductor has temperature dependence.

<1-5.酸化物導電体の温度依存性>
次に、酸化物導電体(OC)の温度依存性について、図13を用いて説明する。
<1-5. Temperature Dependence of Oxide Conductor>
Next, temperature dependence of the oxide conductor (OC) will be described with reference to FIG.

図13は、酸化物導電体(OC)の抵抗の温度依存性を説明する図である。なお、酸化
物導電体(OC)としては、酸化物半導体膜を形成し、当該酸化物半導体膜上に水素を含
む窒化シリコン膜を形成することで、当該窒化シリコン膜から、酸化物半導体膜に水素を
供給することで形成した。なお、酸化物半導体膜としては、2条件とし、1つ目の条件と
しては、IGZO膜(In:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比])と、IGZO膜
(In:Ga:Zn=1:1:1.2[原子数比])との積層構造とし、2つ目の条件と
しては、IGZO膜(In:Ga:Zn=1:1:1.2[原子数比])の単層構造とし
た。
FIG. 13 is a diagram for explaining the temperature dependence of the resistance of an oxide conductor (OC). Note that as the oxide conductor (OC), an oxide semiconductor film is formed and a silicon nitride film containing hydrogen is formed over the oxide semiconductor film; It was formed by supplying hydrogen. Note that there are two conditions for the oxide semiconductor film, and the first condition is an IGZO film (In:Ga:Zn=4:2:4.1 [atomic ratio]) Ga: Zn = 1: 1: 1.2 [atomic ratio]), and the second condition is an IGZO film (In: Ga: Zn = 1: 1: 1.2 [atomic number ratio]).

なお、酸化物導電体(OC)の温度依存性の評価としては、基板温度を25℃、40℃
、60℃、80℃の4条件とし、酸化物導電体(OC)のシート抵抗を測定した。なお、
酸化物導電体(OC)のサイズとしては、W/L=10μm/1500μmとした。
In addition, as an evaluation of the temperature dependence of the oxide conductor (OC), the substrate temperature was set to 25°C and 40°C.
, 60° C., and 80° C., and the sheet resistance of the oxide conductor (OC) was measured. note that,
The size of the oxide conductor (OC) was W/L=10 μm/1500 μm.

図13に示す通り、酸化物半導体の条件に依らず、基板温度が変化しても酸化物導電体
(OC)のシート抵抗に変化がない、または変化が極めて少ない。このように、酸化物導
電体(OC)は、抵抗の温度依存性がない、または抵抗の温度依存性が極めて小さいこと
分かる。別言すると、酸化物導電体は、縮退半導体であり、伝導帯下端とフェルミ準位と
が、一致または略一致している。
As shown in FIG. 13, regardless of the conditions of the oxide semiconductor, the sheet resistance of the oxide conductor (OC) does not change or changes very little even when the substrate temperature changes. Thus, it can be seen that the oxide conductor (OC) has no temperature dependence of resistance or extremely small temperature dependence of resistance. In other words, the oxide conductor is a degenerate semiconductor, and the bottom of the conduction band and the Fermi level match or substantially match.

従って、酸化物導電体を補正回路30が有する抵抗素子として、好適に用いることがで
きる。
Therefore, the oxide conductor can be suitably used as the resistance element of the correction circuit 30 .

<1-6.モニター回路及び補正回路の構成例2>
次に、図2に示すモニター回路20及び補正回路30と異なる構成例について、図6を
用いて説明する。
<1-6. Configuration Example 2 of Monitor Circuit and Correction Circuit>
Next, a configuration example different from the monitor circuit 20 and the correction circuit 30 shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG.

図6は、本発明の一態様の半導体装置の一例を説明する回路図である。図6に示す半導
体装置は、モニター回路20Aと、補正回路30Aと、を有する。
FIG. 6 is a circuit diagram illustrating an example of a semiconductor device of one embodiment of the present invention. The semiconductor device shown in FIG. 6 has a monitor circuit 20A and a correction circuit 30A.

[モニター回路]
モニター回路20Aは、モニター発光素子21と、モニタートランジスタ22Aと、抵
抗素子23と、端子24と、端子25と、端子26と、端子27と、を有する。
[Monitor circuit]
The monitor circuit 20A has a monitor light emitting element 21, a monitor transistor 22A, a resistance element 23, a terminal 24, a terminal 25, a terminal 26, and a terminal 27.

モニター回路20Aに示すように、複数の端子を設け、当該端子の接続先を変更するこ
とで、モニター発光素子21、モニタートランジスタ22A、及び抵抗素子23のそれぞ
れの素子特性を測定することができる。
As shown in the monitor circuit 20A, by providing a plurality of terminals and changing connection destinations of the terminals, the element characteristics of the monitor light emitting element 21, the monitor transistor 22A, and the resistor element 23 can be measured.

なお、抵抗素子23は、先に示す酸化物導電体(OC)を用いて構成することができる
。よって、図6において、抵抗素子23にはOCの符号を付記してある。なお、以降の図
面においても同様である。
Note that the resistance element 23 can be configured using the oxide conductor (OC) described above. Therefore, in FIG. 6, the resistive element 23 is given the symbol OC. The same applies to subsequent drawings.

端子24は、モニタートランジスタ22Aのゲート電極と電気的に接続されており、モ
ニタートランジスタ22Aのゲート電極の電位を外部に取り出すことができる。また、端
子25は、モニタートランジスタ22Aのソース電極と電気的に接続されており、モニタ
ートランジスタ22Aのソース電極の電位を外部に取り出すことができる。また、端子2
6は、モニタートランジスタ22Aのドレイン電極と電気的に接続されており、モニター
トランジスタ22Aのドレイン電極の電位を外部に取り出すことができる。また、端子2
7は、抵抗素子23及びモニタートランジスタ22Aを介してモニター発光素子21の一
対の電極の他方と電気的に接続されており、モニター発光素子21の一対の電極の他方(
例えば、アノード)の電位を外部に取り出すことができる。なお、モニター発光素子21
の一対の電極の一方には、第1の電極(CATHODE)が電気的に接続されている。
The terminal 24 is electrically connected to the gate electrode of the monitor transistor 22A, and the potential of the gate electrode of the monitor transistor 22A can be extracted to the outside. Also, the terminal 25 is electrically connected to the source electrode of the monitor transistor 22A, and the potential of the source electrode of the monitor transistor 22A can be extracted to the outside. Also, terminal 2
6 is electrically connected to the drain electrode of the monitor transistor 22A, and the potential of the drain electrode of the monitor transistor 22A can be extracted to the outside. Also, terminal 2
7 is electrically connected to the other of the pair of electrodes of the monitor light emitting element 21 via the resistance element 23 and the monitor transistor 22A.
For example, the potential of the anode) can be taken out to the outside. Note that the monitor light emitting element 21
A first electrode (CATHODE) is electrically connected to one of the pair of electrodes.

なお、モニタートランジスタ22Aは、先に説明したモニタートランジスタ22と異な
り、ゲート電極を複数有する構成である。具体的には、モニタートランジスタ22Aは、
第1のゲート電極と、第1のゲート電極と対向する第2のゲート電極と、を有する。また
、第2のゲート電極は、モニタートランジスタ22Aのソース電極と電気的に接続されて
いる。なお、第2のゲート電極の接続先としては、これに限定されず、例えば、モニター
トランジスタ22Aの第1のゲート電極、または他の電極と電気的に接続させてもよい。
なお、当該他の電極としては、例えば、接地(GND)電位が与えられる電極、または他
の電位が与えられる電極などが挙げられる。あるいは、モニタートランジスタ22Aの第
2のゲート電極を、フローティングとしてもよい。
Note that the monitor transistor 22A has a configuration having a plurality of gate electrodes, unlike the monitor transistor 22 described above. Specifically, the monitor transistor 22A is
It has a first gate electrode and a second gate electrode facing the first gate electrode. Also, the second gate electrode is electrically connected to the source electrode of the monitor transistor 22A. The connection destination of the second gate electrode is not limited to this, and may be electrically connected to, for example, the first gate electrode of the monitor transistor 22A or another electrode.
Note that the other electrode includes, for example, an electrode to which a ground (GND) potential is applied, an electrode to which another potential is applied, and the like. Alternatively, the second gate electrode of monitor transistor 22A may be floating.

モニタートランジスタ22Aに示すように、ゲート電極を複数有するトランジスタの構
造とすることで、例えば、モニタートランジスタ22Aの駆動能力を向上させる、あるい
はモニタートランジスタ22Aのしきい値電圧(Vth)を制御することが可能となる。
As shown in the monitor transistor 22A, by adopting a transistor structure having a plurality of gate electrodes, it is possible, for example, to improve the drive capability of the monitor transistor 22A or to control the threshold voltage (Vth) of the monitor transistor 22A. It becomes possible.

また、抵抗素子23としては、例えば、図7に示す構成とすることができる。 Also, the resistance element 23 can have, for example, the configuration shown in FIG.

図7(A)は、半導体装置950の上面図であり、図7(B)は、図7(A)に示す一
点鎖線M-N間における切断面の断面図に相当する。
FIG. 7A is a top view of the semiconductor device 950, and FIG. 7B corresponds to a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line MN in FIG. 7A.

半導体装置950は、基板902上の導電膜904aと、基板902上の導電膜904
bと、基板902及び導電膜904a、904bを覆う絶縁膜906と、絶縁膜906上
の絶縁膜907と、絶縁膜907上の酸化物導電膜909と、絶縁膜906、907に設
けられた開口部944aを介し、導電膜904aと接続される導電膜912dと、絶縁膜
906、907に設けられた開口部944bを介し、導電膜904bと接続される導電膜
912eと、絶縁膜907、酸化物導電膜909、及び導電膜912d、912eを覆う
絶縁膜918と、を有する。
A semiconductor device 950 includes a conductive film 904 a over a substrate 902 and a conductive film 904 over the substrate 902 .
b, an insulating film 906 covering the substrate 902 and the conductive films 904a and 904b, an insulating film 907 over the insulating film 906, an oxide conductive film 909 over the insulating film 907, and openings provided in the insulating films 906 and 907. A conductive film 912d connected to the conductive film 904a through a portion 944a; a conductive film 912e connected to the conductive film 904b through openings 944b provided in the insulating films 906 and 907; It has a conductive film 909 and an insulating film 918 which covers the conductive films 912d and 912e.

例えば、酸化物導電膜909に酸化物半導体を用い、絶縁膜918に水素を含む絶縁膜
を用いる。このような構成とすることで、絶縁膜918に含まれる水素が、酸化物半導体
膜中に入り込み、当該酸化物半導体膜のキャリア密度を増加させて、酸化物導電膜として
機能させることができる。
For example, an oxide semiconductor is used for the oxide conductive film 909 and an insulating film containing hydrogen is used for the insulating film 918 . With such a structure, hydrogen contained in the insulating film 918 enters the oxide semiconductor film, and the carrier density of the oxide semiconductor film is increased, so that the oxide semiconductor film can function as an oxide conductive film.

[補正回路]
補正回路30Aは、増幅回路31と、スイッチング素子32と、コンバータ回路61と
、メモリ回路62と、を有する。
[Correction circuit]
The correction circuit 30A has an amplifier circuit 31, a switching element 32, a converter circuit 61, and a memory circuit 62.

なお、メモリ回路62は、コンバータ回路61を介して、増幅回路31の出力端子と電
気的に接続されている。例えば、増幅回路31の出力信号を、コンバータ回路61を用い
て、アナログ信号をデジタル信号に変換して、メモリ回路62に記憶させればよい。
Note that the memory circuit 62 is electrically connected to the output terminal of the amplifier circuit 31 via the converter circuit 61 . For example, the output signal of the amplifier circuit 31 may be converted from an analog signal to a digital signal using the converter circuit 61 and stored in the memory circuit 62 .

図6に示すように、増幅回路31及びスイッチング素子32とは異なる機能を有する回
路(ここでは、コンバータ回路61およびメモリ回路62)を、補正回路30Aに設ける
構成としてもよい。
As shown in FIG. 6, circuits having functions different from those of the amplifier circuit 31 and the switching element 32 (here, the converter circuit 61 and the memory circuit 62) may be provided in the correction circuit 30A.

また、図6に示すモニター回路20Aと、補正回路30Aとは、次のように接続される
。端子24と増幅回路31の出力端子とが電気的に接続され、端子26とスイッチング素
子32の一方の電極及び増幅回路31の第1の入力端子とが電気的に接続される。
Also, the monitor circuit 20A and the correction circuit 30A shown in FIG. 6 are connected as follows. The terminal 24 and the output terminal of the amplifier circuit 31 are electrically connected, and the terminal 26 and one electrode of the switching element 32 and the first input terminal of the amplifier circuit 31 are electrically connected.

図6に示す構成においては、端子25及び端子27には、補正回路30Aから電気的な
接続が無い。このように、補正回路30Aは、モニター回路20Aが有するモニター発光
素子21、モニタートランジスタ22A、及び抵抗素子23のいずれかと電気的に接続す
ればよい。
In the configuration shown in FIG. 6, the terminals 25 and 27 are not electrically connected from the correction circuit 30A. In this manner, the correction circuit 30A may be electrically connected to any one of the monitor light emitting element 21, the monitor transistor 22A, and the resistance element 23 included in the monitor circuit 20A.

<1-7.モニター回路及び補正回路の構成例3>
次に、図2に示すモニター回路20及び補正回路30とは、異なる構成例について図8
を用いて説明する。
<1-7. Configuration Example 3 of Monitor Circuit and Correction Circuit>
Next, FIG. 8 shows a configuration example different from the monitor circuit 20 and the correction circuit 30 shown in FIG.
will be used to explain.

図8は、本発明の一態様の半導体装置の一例を説明する回路図である。図8に示す半導
体装置は、モニター回路20Aと、補正回路30Aと、を有する。なお、図8に示す半導
体装置は、図6に示す半導体装置と、モニター回路20Aと、補正回路30Aとの接続方
法が異なる。
FIG. 8 is a circuit diagram illustrating an example of a semiconductor device of one embodiment of the present invention. The semiconductor device shown in FIG. 8 has a monitor circuit 20A and a correction circuit 30A. The semiconductor device shown in FIG. 8 differs from the semiconductor device shown in FIG. 6 in the method of connecting the monitor circuit 20A and the correction circuit 30A.

具体的には、図8に示すモニター回路20Aと、補正回路30Aとは、次のように接続
される。端子24と増幅回路31の出力端子とが電気的に接続され、端子26と増幅回路
31の第1の入力端子とが電気的に接続され、端子27とスイッチング素子32の一方の
電極とが電気的に接続される。
Specifically, the monitor circuit 20A and the correction circuit 30A shown in FIG. 8 are connected as follows. The terminal 24 and the output terminal of the amplifier circuit 31 are electrically connected, the terminal 26 and the first input terminal of the amplifier circuit 31 are electrically connected, and the terminal 27 and one electrode of the switching element 32 are electrically connected. connected

図8に示す構成の場合、モニター回路20Aが有する抵抗素子23を用いることができ
るため、図6に示す抵抗素子50を省略することが可能となる。
In the configuration shown in FIG. 8, the resistance element 23 included in the monitor circuit 20A can be used, so the resistance element 50 shown in FIG. 6 can be omitted.

<1-8.画素回路の構成例1>
次に、図1に示す画素回路14の具体的な構成について、図9を用いて説明する。図9
は、画素回路14の一例を示す回路図である。
<1-8. Configuration Example 1 of Pixel Circuit>
Next, a specific configuration of the pixel circuit 14 shown in FIG. 1 will be described using FIG. Figure 9
2 is a circuit diagram showing an example of a pixel circuit 14. FIG.

図9に示す画素回路14は、トランジスタ552、554と、容量素子562と、発光
素子572と、を有する。トランジスタ552及びトランジスタ554のいずれか一方ま
たは双方に酸化物半導体を有するトランジスタを適用することができる。
The pixel circuit 14 illustrated in FIG. 9 includes transistors 552 and 554, a capacitor 562, and a light emitting element 572. The pixel circuit 14 illustrated in FIG. Either or both of the transistor 552 and the transistor 554 can be a transistor including an oxide semiconductor.

トランジスタ552のソース電極及びドレイン電極の一方は、データ線DL_Yに電気
的に接続される。さらに、トランジスタ552のゲート電極は、走査線GL_Xに電気的
に接続される。
One of the source electrode and the drain electrode of the transistor 552 is electrically connected to the data line DL_Y. Further, a gate electrode of the transistor 552 is electrically connected to the scan line GL_X.

トランジスタ552は、オン状態またはオフ状態になることにより、データ信号のデー
タの書き込みを制御する機能を有する。
The transistor 552 has a function of controlling data writing of the data signal by turning on or off.

容量素子562の一対の電極の一方は、トランジスタ552のソース電極及びドレイン
電極の他方に電気的に接続される。また、容量素子562の一対の電極の他方は、トラン
ジスタ554の第2のゲート電極(バックゲート電極ともいう)に電気的に接続される。
容量素子562は、書き込まれたデータを保持する保持容量としての機能を有する。
One of the pair of electrodes of the capacitor 562 is electrically connected to the other of the source and drain electrodes of the transistor 552 . The other of the pair of electrodes of the capacitor 562 is electrically connected to a second gate electrode (also referred to as a back gate electrode) of the transistor 554 .
The capacitor 562 functions as a storage capacitor that retains written data.

トランジスタ554のソース電極及びドレイン電極の一方は、アノード線(ANODE
_X)に電気的に接続される。
One of the source and drain electrodes of transistor 554 is connected to the anode line (ANODE
_X).

発光素子572のアノード及びカソードの一方は、トランジスタ554のソース電極及
びドレイン電極の他方と電気的に接続され、他方は、カソード線(CATHODE)に電
気的に接続される。なお、発光素子572のアノード及びカソードの一方には、容量素子
562の一対の電極の他方が電気的に接続される。
One of the anode and cathode of the light emitting element 572 is electrically connected to the other of the source and drain electrodes of the transistor 554, and the other is electrically connected to the cathode line (CATHODE). Note that one of the anode and the cathode of the light emitting element 572 is electrically connected to the other of the pair of electrodes of the capacitor 562 .

発光素子572としては、例えば有機EL素子を用いることができる。ただし、発光素
子572としては、これに限定されず、無機材料からなる無機EL素子を用いても良い。
As the light emitting element 572, for example, an organic EL element can be used. However, the light-emitting element 572 is not limited to this, and an inorganic EL element made of an inorganic material may be used.

例えば、図9に示す回路構成では、図1に示すゲート線駆動回路16により各行の画素
回路14を順次選択し、トランジスタ552をオン状態にしてデータ信号のデータを書き
込む。
For example, in the circuit configuration shown in FIG. 9, the pixel circuits 14 in each row are sequentially selected by the gate line driver circuit 16 shown in FIG. 1, the transistor 552 is turned on, and the data of the data signal is written.

データが書き込まれた画素回路14は、トランジスタ552がオフ状態になることで保
持状態になる。さらに、書き込まれたデータ信号の電位に応じてトランジスタ554のソ
ース電極とドレイン電極の間に流れる電流量が制御され、発光素子572は、流れる電流
量に応じた輝度で発光する。これを行毎に順次行うことにより、画像を表示できる。
The pixel circuit 14 to which data is written enters a holding state when the transistor 552 is turned off. Further, the amount of current flowing between the source electrode and the drain electrode of the transistor 554 is controlled according to the potential of the written data signal, and the light-emitting element 572 emits light with luminance corresponding to the amount of flowing current. An image can be displayed by sequentially performing this for each row.

なお、発光素子572のカソードの電位は、先に示すモニター回路、及び補正回路によ
って、適宜任意の値に調整される。
Note that the potential of the cathode of the light emitting element 572 is appropriately adjusted to an arbitrary value by the monitor circuit and correction circuit described above.

なお、本実施の形態においては、表示装置の表示素子として、発光素子572を有する
構成について例示したが、これに限定されず、表示装置は様々な素子を有していてもよい
。当該素子の一例としては、エレクトロルミネッセンス(EL)素子(有機物及び無機物
を含むEL素子、有機EL素子、無機EL素子、LEDなど)、発光トランジスタ(電流
に応じて発光するトランジスタ)、電子放出素子、液晶素子、電子インク素子、電気泳動
素子、エレクトロウェッティング素子、プラズマディスプレイ(PDP)、MEMS(マ
イクロ・エレクトロ・メカニカル・システム)ディスプレイ(例えば、グレーティングラ
イトバルブ(GLV)、デジタルマイクロミラーデバイス(DMD)、デジタル・マイク
ロ・シャッター(DMS)素子、インターフェアレンス・モジュレーション(IMOD)
素子など)、圧電セラミックディスプレイなど、電気的または磁気的作用により、コント
ラスト、輝度、反射率、透過率などが変化する表示媒体を有するものがある。EL素子を
用いた表示装置の一例としては、ELディスプレイなどがある。電子放出素子を用いた表
示装置の一例としては、フィールドエミッションディスプレイ(FED)又はSED方式
平面型ディスプレイ(SED:Surface-conduction Electro
n-emitter Display)などがある。液晶素子を用いた表示装置の一例と
しては、液晶ディスプレイ(透過型液晶ディスプレイ、半透過型液晶ディスプレイ、反射
型液晶ディスプレイ、直視型液晶ディスプレイ、投射型液晶ディスプレイ)などがある。
電子インク素子又は電気泳動素子を用いた表示装置の一例としては、電子ペーパーなどが
ある。なお、半透過型液晶ディスプレイや反射型液晶ディスプレイを実現する場合には、
画素電極の一部、または、全部が、反射電極としての機能を有するようにすればよい。例
えば、画素電極の一部、または、全部が、アルミニウム、銀、などを有するようにすれば
よい。さらに、その場合、反射電極の下に、SRAMなどの記憶回路を設けることも可能
である。これにより、さらに、消費電力を低減することができる。
Note that although the structure in which the light-emitting element 572 is included as a display element of the display device is described in this embodiment mode, the present invention is not limited to this, and the display device may include various elements. Examples of such elements include electroluminescence (EL) elements (EL elements containing organic and inorganic substances, organic EL elements, inorganic EL elements, LEDs, etc.), light-emitting transistors (transistors that emit light in response to current), electron-emitting elements, Liquid crystal devices, electronic ink devices, electrophoretic devices, electrowetting devices, plasma displays (PDP), MEMS (micro-electro-mechanical system) displays (e.g. grating light valves (GLV), digital micromirror devices (DMD) , Digital Micro Shutter (DMS) element, Interference Modulation (IMOD)
devices), piezoelectric ceramic displays, etc., which have display media whose contrast, brightness, reflectance, transmittance, etc., change due to electrical or magnetic action. An example of a display device using an EL element is an EL display. Examples of display devices using electron-emitting devices include a field emission display (FED) or an SED flat panel display (SED: Surface-conduction Electro
n-emitter Display) and the like. Examples of display devices using liquid crystal elements include liquid crystal displays (transmissive liquid crystal displays, transflective liquid crystal displays, reflective liquid crystal displays, direct-view liquid crystal displays, and projection liquid crystal displays).
An example of a display device using an electronic ink element or an electrophoretic element is electronic paper. In addition, when realizing a transflective liquid crystal display or a reflective liquid crystal display,
Part or all of the pixel electrode may function as a reflective electrode. For example, part or all of the pixel electrode may comprise aluminum, silver, or the like. Furthermore, in that case, it is also possible to provide a storage circuit such as an SRAM under the reflective electrode. Thereby, power consumption can be further reduced.

また、表示装置の表示方式としては、プログレッシブ方式やインターレース方式等を用
いることができる。また、カラー表示する際に画素で制御する色要素としては、RGB(
Rは赤、Gは緑、Bは青を表す)の三色に限定されない。例えば、Rの画素とGの画素と
Bの画素とW(白)の画素の四画素から構成されてもよい。または、ペンタイル配列のよ
うに、RGBのうちの2色分で一つの色要素を構成し、色要素よって、異なる2色を選択
して構成してもよい。またはRGBに、イエロー、シアン、マゼンタ等を一色以上追加し
てもよい。なお、色要素のドット毎にその表示領域の大きさが異なっていてもよい。ただ
し、開示する発明はカラー表示の表示装置に限定されるものではなく、モノクロ表示の表
示装置に適用することもできる。
Further, as a display method of the display device, a progressive method, an interlace method, or the like can be used. RGB (
R represents red, G represents green, and B represents blue). For example, it may be composed of four pixels: an R pixel, a G pixel, a B pixel, and a W (white) pixel. Alternatively, like a pentile array, one color element may be composed of two colors of RGB, and two different colors may be selected according to the color element. Alternatively, one or more colors such as yellow, cyan, and magenta may be added to RGB. Note that the size of the display area may be different for each dot of the color element. However, the disclosed invention is not limited to a color display device and can also be applied to a monochrome display device.

また、表示装置にバックライト(有機EL素子、無機EL素子、LED、蛍光灯など)
に白色光(W)を設けてもよい。また、表示装置に着色層(カラーフィルタともいう。)
を設けてもよい。着色層としては、例えば、レッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B
)、イエロー(Y)などを適宜組み合わせて用いることができる。着色層を用いることで
、着色層を用いない場合と比べて色の再現性を高くすることができる。このとき、着色層
を有する領域と、着色層を有さない領域と、を配置することによって、着色層を有さない
領域における白色光を直接表示に利用しても構わない。一部に着色層を有さない領域を配
置することで、明るい表示の際に、着色層による輝度の低下を少なくでき、消費電力を2
割から3割程度低減できる場合がある。ただし、有機EL素子や無機EL素子などの自発
光素子を用いてフルカラー表示する場合、R、G、B、Y、ホワイト(W)を、それぞれ
の発光色を有する素子から発光させても構わない。自発光素子を用いることで、着色層を
用いた場合よりも、さらに消費電力を低減できる場合がある。
In addition, backlights (organic EL elements, inorganic EL elements, LEDs, fluorescent lamps, etc.)
may be provided with white light (W). Further, a colored layer (also referred to as a color filter) is added to the display device.
may be provided. As the colored layer, for example, red (R), green (G), blue (B
), yellow (Y), etc. can be used in appropriate combination. By using the colored layer, color reproducibility can be improved as compared with the case where the colored layer is not used. At this time, by arranging a region having a colored layer and a region having no colored layer, the white light in the region having no colored layer may be directly used for display. By arranging a region that does not have a colored layer in part, it is possible to reduce the decrease in luminance due to the colored layer during bright display, and reduce power consumption by 2.
In some cases, it can be reduced by about 30%. However, when full-color display is performed using a self-luminous element such as an organic EL element or an inorganic EL element, R, G, B, Y, and white (W) may be emitted from elements having the respective emission colors. . By using a self-luminous element, power consumption can be further reduced in some cases as compared to the case where a colored layer is used.

<1-9.画素回路の構成例2>
次に、図9に示す画素回路14の具体的な構成について、図10を用いて説明する。図
10(A)は、画素回路14の上面図であり、図10(B)は図10(A)に示す一点鎖
線X1-X2間の切断面の断面図に相当する。なお、図10(A)において、図面の煩雑
さをさけるために、構成要素の一部を省略して図示している。
<1-9. Configuration Example 2 of Pixel Circuit>
Next, a specific configuration of the pixel circuit 14 shown in FIG. 9 will be described using FIG. FIG. 10A is a top view of the pixel circuit 14, and FIG. 10B corresponds to a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line X1-X2 shown in FIG. 10A. In addition, in FIG. 10A, some of the constituent elements are omitted in order to avoid complication of the drawing.

図10(A)(B)に示す画素回路14は、基板702上の第1のゲート電極として機
能する導電膜704と、導電膜704上の絶縁膜706、707と、絶縁膜707上の酸
化物半導体膜708と、絶縁膜707、及び酸化物半導体膜708上のソース電極及びド
レイン電極として機能する導電膜712a、712bと、絶縁膜707上の導電膜712
cと、酸化物半導体膜708、導電膜712a、712b、712cを覆う絶縁膜714
、716と、絶縁膜716上の第2のゲート電極として機能する酸化物半導体膜720と
、絶縁膜716及び酸化物半導体膜720上の絶縁膜718と、絶縁膜718上の平坦化
絶縁膜として機能する絶縁膜722と、絶縁膜722上の画素電極として機能する導電膜
724a、724bと、導電膜724aと導電膜724bとの電気的な接続を抑制する機
能を有する構造体726と、導電膜724a、724b及び構造体726上のEL層72
8と、EL層728上の導電膜730と、を有する。
The pixel circuit 14 shown in FIGS. 10A and 10B includes a conductive film 704 functioning as a first gate electrode over a substrate 702 , insulating films 706 and 707 over the conductive film 704 , and an oxide film over the insulating film 707 . A semiconductor film 708, an insulating film 707, conductive films 712a and 712b functioning as source and drain electrodes over the oxide semiconductor film 708, and a conductive film 712 over the insulating film 707.
and an insulating film 714 covering the oxide semiconductor film 708 and the conductive films 712a, 712b, and 712c.
, 716 , an oxide semiconductor film 720 functioning as a second gate electrode over the insulating film 716 , an insulating film 718 over the insulating films 716 and 720 , and a planarization insulating film over the insulating film 718 . An insulating film 722 that functions, conductive films 724a and 724b that function as pixel electrodes over the insulating film 722, a structure 726 that has a function of suppressing electrical connection between the conductive films 724a and 724b, and a conductive film. EL layer 72 on 724a, 724b and structure 726
8 and a conductive film 730 over the EL layer 728 .

また、導電膜712cは、絶縁膜706、707に設けられた開口部752cを介して
導電膜704と電気的に接続される。また、第2のゲート電極として機能する酸化物半導
体膜720は、絶縁膜714、716に設けられる開口部752aを介して導電膜712
bと電気的に接続される。また、導電膜724aは、絶縁膜714、716、718、7
22に設けられた開口部752bを介して導電膜712bと電気的に接続される。
In addition, the conductive film 712 c is electrically connected to the conductive film 704 through openings 752 c provided in the insulating films 706 and 707 . In addition, the oxide semiconductor film 720 functioning as a second gate electrode is connected to the conductive film 712 through the openings 752 a provided in the insulating films 714 and 716 .
b is electrically connected. In addition, the conductive film 724a is formed between the insulating films 714, 716, 718, and 7.
22 is electrically connected to the conductive film 712b through the opening 752b.

また、画素電極として機能する導電膜724aと、EL層728と、導電膜730と、
で発光素子572が形成される。なお、EL層728としては、スパッタリング法、蒸着
法(真空蒸着法を含む)、印刷法(例えば、凸版印刷法、凹版印刷法、グラビア印刷法、
平版印刷法、孔版印刷法等)、インクジェット法、塗布法等の方法で形成することができ
る。
In addition, a conductive film 724a functioning as a pixel electrode, an EL layer 728, a conductive film 730,
, a light emitting element 572 is formed. Note that the EL layer 728 can be formed by a sputtering method, a vapor deposition method (including a vacuum vapor deposition method), a printing method (e.g., relief printing method, intaglio printing method, gravure printing method,
lithographic printing method, stencil printing method, etc.), an inkjet method, a coating method, or the like.

図10(A)(B)に示すように、画素回路14としては、2つのトランジスタと、1
つの容量素子とを有する構成とすることで、配線数を少なくすることができる。例えば、
図10(A)に示すように、画素回路14が有する配線としては、主にゲート線、走査線
、及びアノード線の3つとすることができる。このような構成とすることで、画素の開口
率を高くすることが可能となる。また、配線数を少なくすることで、隣接する配線間での
短絡などが発生しづらいため、表示品位の高い半導体装置を提供することができる。
As shown in FIGS. 10A and 10B, the pixel circuit 14 includes two transistors and one transistor.
With a structure including one capacitor, the number of wirings can be reduced. for example,
As shown in FIG. 10A, the wirings included in the pixel circuit 14 can be mainly three lines, ie, a gate line, a scanning line, and an anode line. With such a structure, the aperture ratio of the pixel can be increased. In addition, by reducing the number of wirings, a short circuit or the like is less likely to occur between adjacent wirings, so that a semiconductor device with high display quality can be provided.

本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態、実施例または参考例に示す構成と適宜組
み合わせて用いることができる。
The structure described in this embodiment can be used in appropriate combination with any of the structures described in other embodiments, examples, or reference examples.

(実施の形態2)
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置が有する、トランジスタ、及び当該ト
ランジスタの作製方法について、図14乃至図24を参照して説明する。
(Embodiment 2)
In this embodiment, a transistor included in a semiconductor device of one embodiment of the present invention and a method for manufacturing the transistor will be described with reference to FIGS.

<2-1.トランジスタの構成例1>
図14(A)は、本発明の一態様の半導体装置が有する、トランジスタ100の上面図
であり、図14(B)は、図14(A)に示す一点鎖線X1-X2間における切断面の断
面図に相当し、図14(C)は、図14(A)に示す一点鎖線Y1-Y2間における切断
面の断面図に相当する。なお、図14(A)において、煩雑になることを避けるため、ト
ランジスタ100の構成要素の一部(ゲート絶縁膜として機能する絶縁膜等)を省略して
図示している。また、一点鎖線X1-X2方向をチャネル長方向、一点鎖線Y1-Y2方
向をチャネル幅方向と呼称する場合がある。なお、トランジスタの上面図においては、以
降の図面においても図14(A)と同様に、構成要素の一部を省略して図示する場合があ
る。
<2-1. Configuration Example 1 of Transistor>
14A is a top view of a transistor 100 included in a semiconductor device of one embodiment of the present invention, and FIG. 14B is a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line X1-X2 in FIG. 14A. FIG. 14C corresponds to a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line Y1-Y2 shown in FIG. 14A. Note that in FIG. 14A, some components of the transistor 100 (an insulating film functioning as a gate insulating film and the like) are omitted in order to avoid complication. Also, the direction of the dashed line X1-X2 may be referred to as the channel length direction, and the direction of the dashed line Y1-Y2 may be referred to as the channel width direction. Note that in the top views of the transistors, some of the components are omitted in some cases in the following drawings, as in FIG. 14A.

トランジスタ100は、基板102上のゲート電極として機能する導電膜104と、基
板102及び導電膜104上の絶縁膜106と、絶縁膜106上の絶縁膜107と、絶縁
膜107上の酸化物半導体膜108と、酸化物半導体膜108に電気的に接続されるソー
ス電極として機能する導電膜112aと、酸化物半導体膜108に電気的に接続されるド
レイン電極として機能する導電膜112bと、を有する。また、トランジスタ100上、
より詳しくは、導電膜112a、112b及び酸化物半導体膜108上には絶縁膜114
、116、及び絶縁膜118が設けられる。絶縁膜114、116、118は、トランジ
スタ100の保護絶縁膜としての機能を有する。
The transistor 100 includes a conductive film 104 functioning as a gate electrode over the substrate 102, an insulating film 106 over the substrate 102 and the conductive film 104, an insulating film 107 over the insulating film 106, and an oxide semiconductor film over the insulating film 107. 108 , a conductive film 112 a functioning as a source electrode electrically connected to the oxide semiconductor film 108 , and a conductive film 112 b functioning as a drain electrode electrically connected to the oxide semiconductor film 108 . Also, on the transistor 100,
More specifically, the insulating film 114 is formed over the conductive films 112 a and 112 b and the oxide semiconductor film 108 .
, 116 and an insulating film 118 are provided. The insulating films 114 , 116 , and 118 function as protective insulating films of the transistor 100 .

酸化物半導体膜108に水素、水分等の不純物が混入すると、酸化物半導体膜108中
に形成されうる酸素欠損と結合し、キャリアである電子が生じる。上述の不純物起因のキ
ャリアが生じると、トランジスタ100がノーマリーオン特性になりやすい。したがって
、酸化物半導体膜108中の水素、水分等の不純物を減らすこと、及び酸化物半導体膜1
08中の酸素欠損を減らすことが安定したトランジスタ特性を得る上でも重要となる。そ
こで、トランジスタ100においては、絶縁膜114、116から酸化物半導体膜108
中に酸素を供給することで、膜中の酸素欠損を補填する。
When an impurity such as hydrogen or moisture enters the oxide semiconductor film 108, it is combined with oxygen vacancies that may be formed in the oxide semiconductor film 108 to generate electrons as carriers. When carriers are generated due to impurities as described above, the transistor 100 tends to have normally-on characteristics. Therefore, impurities such as hydrogen and moisture in the oxide semiconductor film 108 should be reduced, and the oxide semiconductor film 1
Reducing oxygen vacancies in 08 is also important for obtaining stable transistor characteristics. Therefore, in the transistor 100, from the insulating films 114 and 116 to the oxide semiconductor film 108
Oxygen deficiency in the film is compensated by supplying oxygen to the inside.

従って、絶縁膜114、116は、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域(
酸素過剰領域)を有する。別言すると、絶縁膜114、116は、酸素を放出することが
可能な絶縁膜である。なお、絶縁膜114、116に酸素過剰領域を設けるには、例えば
、成膜後の絶縁膜114、116に酸素を添加して、酸素過剰領域を形成する。酸素の添
加方法としては、イオン注入法、イオンドーピング法、プラズマイマージョンイオン注入
法、プラズマ処理等を用いることができる。なお、該プラズマ処理としては、酸素ガスを
高周波電力によってプラズマ化させる装置(プラズマエッチング装置またはプラズマアッ
シング装置ともいう)を用いると好適である。
Therefore, the insulating films 114 and 116 are regions containing oxygen in excess of the stoichiometric composition (
oxygen excess region). In other words, the insulating films 114 and 116 are insulating films capable of releasing oxygen. In order to provide the oxygen-excess regions in the insulating films 114 and 116, for example, oxygen is added to the insulating films 114 and 116 after film formation to form the oxygen-excess regions. As a method for adding oxygen, an ion implantation method, an ion doping method, a plasma immersion ion implantation method, plasma treatment, or the like can be used. Note that as the plasma treatment, it is preferable to use an apparatus (also referred to as a plasma etching apparatus or a plasma ashing apparatus) that turns oxygen gas into plasma with high-frequency power.

また、昇温脱離ガス分析法(TDS(Thermal Desorption Spe
ctroscopy))を用いて絶縁膜を測定することで、酸素の放出量を測定すること
ができる。例えば、絶縁膜114、116を昇温脱離ガス分析法において測定した場合、
酸素分子の放出量が8.0×1014個/cm以上、好ましくは1.0×1015個/
cm以上、さらに好ましくは1.5×1015個/cm以上である。なお、昇温脱離
ガス分析法における膜の表面温度は、100℃以上700℃以下、好ましくは100℃以
上500℃以下である。
In addition, thermal desorption spectrometry (TDS)
By measuring the insulating film using ctroscopy), the amount of released oxygen can be measured. For example, when the insulating films 114 and 116 are measured by thermal desorption spectrometry,
The amount of released oxygen molecules is 8.0×10 14 /cm 2 or more, preferably 1.0×10 15 /cm 2
cm 2 or more, more preferably 1.5×10 15 /cm 2 or more. The surface temperature of the film in thermal desorption spectrometry is 100° C. or higher and 700° C. or lower, preferably 100° C. or higher and 500° C. or lower.

<2-2.半導体装置の構成要素>
次に、本実施の形態の半導体装置に含まれる構成要素について、説明する。
<2-2. Components of Semiconductor Device>
Next, components included in the semiconductor device of this embodiment will be described.

[基板]
基板102の材質などに大きな制限はないが、少なくとも、後の熱処理に耐えうる程度
の耐熱性を有している必要がある。例えば、ガラス基板、セラミック基板、石英基板、サ
ファイア基板等を、基板102として用いてもよい。また、シリコンや炭化シリコンなど
を材料とした単結晶半導体基板、多結晶半導体基板、シリコンゲルマニウム等の化合物半
導体基板、SOI基板等を適用することも可能であり、これらの基板上に半導体素子が設
けられたものを、基板102として用いてもよい。なお、基板102として、ガラス基板
を用いる場合、第6世代(1500mm×1850mm)、第7世代(1870mm×2
200mm)、第8世代(2200mm×2400mm)、第9世代(2400mm×2
800mm)、第10世代(2950mm×3400mm)等の大面積基板を用いること
で、大型の表示装置を作製することができる。
[substrate]
There are no particular restrictions on the material of the substrate 102, but it must have at least heat resistance to withstand subsequent heat treatment. For example, a glass substrate, a ceramic substrate, a quartz substrate, a sapphire substrate, or the like may be used as the substrate 102 . Alternatively, a single crystal semiconductor substrate, a polycrystalline semiconductor substrate, a compound semiconductor substrate made of silicon germanium or the like, an SOI substrate, or the like made of silicon, silicon carbide, or the like can be used, and a semiconductor element is provided over any of these substrates. The substrate 102 may be used as the substrate 102 . In addition, when using a glass substrate as the substrate 102, the sixth generation (1500 mm × 1850 mm), the seventh generation (1870 mm × 2
200mm), 8th generation (2200mm x 2400mm), 9th generation (2400mm x 2
800 mm), 10th generation (2950 mm×3400 mm), etc., a large display device can be manufactured.

また、基板102として、可撓性基板を用い、可撓性基板上に直接、トランジスタ10
0を形成してもよい。または、基板102とトランジスタ100の間に剥離層を設けても
よい。剥離層は、その上に半導体装置を一部あるいは全部完成させた後、基板102より
分離し、他の基板に転載するのに用いることができる。その際、トランジスタ100は耐
熱性の劣る基板や可撓性の基板にも転載できる。
Further, a flexible substrate is used as the substrate 102, and the transistor 10 is directly formed on the flexible substrate.
0 may be formed. Alternatively, a separation layer may be provided between the substrate 102 and the transistor 100 . The release layer can be used to separate from the substrate 102 and transfer to another substrate after partially or wholly completing a semiconductor device thereon. At that time, the transistor 100 can be transferred to a substrate having poor heat resistance or a flexible substrate.

[導電膜]
ゲート電極として機能する導電膜104、及びソース電極及びドレイン電極として機能
する導電膜112a、112bとしては、クロム(Cr)、銅(Cu)、アルミニウム(
Al)、金(Au)、銀(Ag)、亜鉛(Zn)、モリブデン(Mo)、タンタル(Ta
)、チタン(Ti)、タングステン(W)、マンガン(Mn)、ニッケル(Ni)、鉄(
Fe)、コバルト(Co)から選ばれた金属元素、または上述した金属元素を成分とする
合金か、上述した金属元素を組み合わせた合金等を用いてそれぞれ形成することができる
[Conductive film]
As the conductive film 104 functioning as a gate electrode and the conductive films 112a and 112b functioning as source and drain electrodes, chromium (Cr), copper (Cu), aluminum (
Al), gold (Au), silver (Ag), zinc (Zn), molybdenum (Mo), tantalum (Ta
), titanium (Ti), tungsten (W), manganese (Mn), nickel (Ni), iron (
Fe), cobalt (Co), an alloy containing the above-described metal elements as a component, or an alloy in which the above-described metal elements are combined.

また、導電膜104、112a、112bは、単層構造でも、二層以上の積層構造とし
てもよい。例えば、シリコンを含むアルミニウム膜の単層構造、アルミニウム膜上にチタ
ン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜上にチタン膜を積層する二層構造、窒化チタン膜
上にタングステン膜を積層する二層構造、窒化タンタル膜または窒化タングステン膜上に
タングステン膜を積層する二層構造、チタン膜と、そのチタン膜上にアルミニウム膜を積
層し、さらにその上にチタン膜を形成する三層構造等がある。また、アルミニウムに、チ
タン、タンタル、タングステン、モリブデン、クロム、ネオジム、スカンジウムから選ば
れた一または複数を組み合わせた合金膜、もしくは窒化膜を用いてもよい。
Further, the conductive films 104, 112a, and 112b may have a single-layer structure or a laminated structure of two or more layers. For example, a single-layer structure of an aluminum film containing silicon, a two-layer structure in which a titanium film is stacked over an aluminum film, a two-layer structure in which a titanium film is stacked over a titanium nitride film, and a two-layer structure in which a tungsten film is stacked over a titanium nitride film. a layer structure, a two-layer structure in which a tungsten film is laminated on a tantalum nitride film or a tungsten nitride film, a three-layer structure in which a titanium film is laminated, an aluminum film is laminated on the titanium film, and a titanium film is further formed thereon, and the like. be. Alternatively, an alloy film or a nitride film in which aluminum is combined with one or more selected from titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, chromium, neodymium, and scandium may be used.

また、導電膜104、112a、112bには、インジウム錫酸化物、酸化タングステ
ンを含むインジウム酸化物、酸化タングステンを含むインジウム亜鉛酸化物、酸化チタン
を含むインジウム酸化物、酸化チタンを含むインジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸化物
、酸化シリコンを含むインジウム錫酸化物等の透光性を有する導電性材料を適用すること
もできる。
Indium tin oxide, indium oxide containing tungsten oxide, indium zinc oxide containing tungsten oxide, indium oxide containing titanium oxide, and indium tin oxide containing titanium oxide are used for the conductive films 104, 112a, and 112b. , indium zinc oxide, indium tin oxide containing silicon oxide, or the like can also be used.

また、導電膜104、112a、112bには、Cu-X合金膜(Xは、Mn、Ni、
Cr、Fe、Co、Mo、Ta、またはTi)を適用してもよい。Cu-X合金膜を用い
ることで、ウエットエッチングプロセスで加工できるため、製造コストを抑制することが
可能となる。
Further, the conductive films 104, 112a, and 112b are Cu—X alloy films (X is Mn, Ni,
Cr, Fe, Co, Mo, Ta, or Ti) may be applied. By using a Cu—X alloy film, processing can be performed by a wet etching process, so that manufacturing costs can be suppressed.

[ゲート絶縁膜]
トランジスタ100のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜106、107としては、プ
ラズマ化学気相堆積(PECVD:(Plasma Enhanced Chemica
l Vapor Deposition))法、スパッタリング法等により、酸化シリコ
ン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、酸化アルミニウム膜
、酸化ハフニウム膜、酸化イットリウム膜、酸化ジルコニウム膜、酸化ガリウム膜、酸化
タンタル膜、酸化マグネシウム膜、酸化ランタン膜、酸化セリウム膜および酸化ネオジム
膜を一種以上含む絶縁層を、それぞれ用いることができる。なお、絶縁膜106、107
の積層構造とせずに、上述の材料から選択された単層の絶縁膜、または3層以上の絶縁膜
を用いてもよい。
[Gate insulating film]
The insulating films 106 and 107 functioning as gate insulating films of the transistor 100 are formed by plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD).
l Vapor Deposition) method, sputtering method, etc., to form a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride oxide film, a silicon nitride film, an aluminum oxide film, a hafnium oxide film, an yttrium oxide film, a zirconium oxide film, a gallium oxide film, An insulating layer containing one or more of a tantalum oxide film, a magnesium oxide film, a lanthanum oxide film, a cerium oxide film, and a neodymium oxide film can be used. Note that the insulating films 106 and 107
A single-layer insulating film or three or more layers of insulating films selected from the above materials may be used instead of the stacked structure.

なお、トランジスタ100の酸化物半導体膜108と接する絶縁膜107は、酸化物絶
縁膜であることが好ましく、化学量論的組成よりも過剰に酸素を含有する領域(酸素過剰
領域)を有することがより好ましい。別言すると、絶縁膜107は、酸素を放出すること
が可能な絶縁膜である。なお、絶縁膜107に酸素過剰領域を設けるには、例えば、酸素
雰囲気下にて絶縁膜107を形成すればよい。または、成膜後の絶縁膜107に酸素を導
入して、酸素過剰領域を形成してもよい。酸素の導入方法としては、イオン注入法、イオ
ンドーピング法、プラズマイマージョンイオン注入法、プラズマ処理等を用いることがで
きる。
Note that the insulating film 107 in contact with the oxide semiconductor film 108 of the transistor 100 is preferably an oxide insulating film and may include a region containing oxygen in excess of the stoichiometric composition (oxygen-excess region). more preferred. In other words, the insulating film 107 is an insulating film capable of releasing oxygen. Note that in order to provide the oxygen-excess region in the insulating film 107, the insulating film 107 may be formed in an oxygen atmosphere, for example. Alternatively, an oxygen-excess region may be formed by introducing oxygen into the insulating film 107 after deposition. As a method for introducing oxygen, an ion implantation method, an ion doping method, a plasma immersion ion implantation method, plasma treatment, or the like can be used.

また、絶縁膜107として、酸化ハフニウムを用いる場合、以下の効果を奏する。酸化
ハフニウムは、酸化シリコンや酸化窒化シリコンと比べて比誘電率が高い。したがって、
酸化シリコンを用いた場合と比べて、絶縁膜107の膜厚を大きくできるため、トンネル
電流によるリーク電流を小さくすることができる。すなわち、オフ電流の小さいトランジ
スタを実現することができる。さらに、結晶構造を有する酸化ハフニウムは、非晶質構造
を有する酸化ハフニウムと比べて高い比誘電率を備える。したがって、オフ電流の小さい
トランジスタとするためには、結晶構造を有する酸化ハフニウムを用いることが好ましい
。結晶構造の例としては、単斜晶系や立方晶系などが挙げられる。ただし、本発明の一態
様は、これらに限定されない。
Further, when hafnium oxide is used as the insulating film 107, the following effects are obtained. Hafnium oxide has a higher dielectric constant than silicon oxide and silicon oxynitride. therefore,
Since the film thickness of the insulating film 107 can be increased as compared with the case of using silicon oxide, leak current due to tunnel current can be reduced. That is, a transistor with low off-state current can be realized. Furthermore, hafnium oxide with a crystalline structure has a higher dielectric constant than hafnium oxide with an amorphous structure. Therefore, hafnium oxide having a crystalline structure is preferably used for a transistor with low off-state current. Examples of crystal structures include monoclinic and cubic systems. However, one embodiment of the present invention is not limited to these.

なお、本実施の形態では、絶縁膜106として窒化シリコン膜を形成し、絶縁膜107
として酸化シリコン膜を形成する。窒化シリコン膜は、酸化シリコン膜と比較して比誘電
率が高く、酸化シリコン膜と同等の静電容量を得るのに必要な膜厚が大きいため、トラン
ジスタのゲート絶縁膜として、窒化シリコン膜を含むことで絶縁膜を物理的に厚膜化する
ことができる。よって、トランジスタ100の絶縁耐圧の低下を抑制、さらには絶縁耐圧
を向上させて、トランジスタ100の静電破壊を抑制することができる。
Note that in this embodiment mode, a silicon nitride film is formed as the insulating film 106 and the insulating film 107 is formed.
A silicon oxide film is formed as a film. A silicon nitride film has a higher relative dielectric constant than a silicon oxide film, and a large film thickness is required to obtain a capacitance equivalent to that of a silicon oxide film. By including the insulating film, the thickness of the insulating film can be increased physically. Therefore, a decrease in the dielectric strength voltage of the transistor 100 can be suppressed, and furthermore, the dielectric strength voltage can be improved, and electrostatic breakdown of the transistor 100 can be suppressed.

[酸化物半導体膜]
酸化物半導体膜108は、Inと、Znと、M(Mは、Ti、Ga、Y、Zr、La、
Ce、Nd、SnまたはHf)と、を有する。代表的には、酸化物半導体膜108は、I
n-Ga酸化物、In-Zn酸化物、In-M-Zn酸化物を用いることができる。特に
酸化物半導体膜108としては、In-M-Zn酸化物を用いると好ましい。
[Oxide semiconductor film]
The oxide semiconductor film 108 contains In, Zn, and M (M is Ti, Ga, Y, Zr, La,
Ce, Nd, Sn or Hf). Typically, the oxide semiconductor film 108 is composed of I
n-Ga oxide, In--Zn oxide, and In--M--Zn oxide can be used. In--M--Zn oxide is preferably used for the oxide semiconductor film 108 in particular.

酸化物半導体膜108がIn-M-Zn酸化物の場合、In-M-Zn酸化物を成膜す
るために用いるスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比は、In≧M、Zn≧M
を満たすことが好ましい。このようなスパッタリングターゲットの金属元素の原子数比と
して、In:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn
=2:1:3、In:M:Zn=3:1:2、In:M:Zn=4:2:4.1が好まし
い。
When the oxide semiconductor film 108 is an In--M--Zn oxide, the atomic ratio of metal elements in a sputtering target used for forming the In--M--Zn oxide is In≧M and Zn≧M.
is preferably satisfied. The atomic ratios of the metal elements in such a sputtering target are In:M:Zn=1:1:1, In:M:Zn=1:1:1.2, In:M:Zn
=2:1:3, In:M:Zn=3:1:2, and In:M:Zn=4:2:4.1.

例えば、In-M-Zn酸化物として、In:Ga:Zn=4:2:4.1[原子数比
]のスパッタリングターゲットを用いて、酸化物半導体膜108を形成する場合、トラン
ジスタの電界効果移動度を高められるため好適である。トランジスタの電界効果移動度を
高めることで、例えば、4K×2K(水平方向画素数=3840画素、垂直方向画素数=
2160画素)または8K×4K(水平方向画素数=7680画素、垂直方向画素数=4
320画素)に代表される高精細な表示装置の画素回路または駆動回路のトランジスタと
して好適に用いることができる。
For example, when forming the oxide semiconductor film 108 using a sputtering target of In:Ga:Zn=4:2:4.1 [atomic ratio] as an In-M-Zn oxide, the field effect of the transistor It is preferable because it can increase the mobility. By increasing the field effect mobility of the transistor, for example, 4K×2K (the number of pixels in the horizontal direction=3840 pixels, the number of pixels in the vertical direction=
2160 pixels) or 8K x 4K (horizontal direction pixels = 7680 pixels, vertical direction pixels = 4
It can be suitably used as a pixel circuit of a high-definition display device typified by 320 pixels) or a transistor of a driver circuit.

また、成膜される酸化物半導体膜108の原子数比は、それぞれ上記のスパッタリング
ターゲットに含まれる金属元素の原子数比のプラスマイナス40%変動する場合がある。
例えば、スパッタリングターゲットとして、原子数比がIn:Ga:Zn=4:2:4.
1を用いる場合、成膜される酸化物半導体膜108の原子数比は、In:Ga:Zn=4
:2:3近傍となる場合がある。また、スパッタリングターゲットとして、原子数比がI
n:Ga:Zn=1:1:1.2を用いる場合、成膜される酸化物半導体膜108の原子
数比は、In:Ga:Zn=1:1:1近傍となる場合がある。
Further, the atomic ratio of the oxide semiconductor film 108 to be formed may vary by plus or minus 40% of the atomic ratio of the metal elements contained in the respective sputtering targets.
For example, a sputtering target having an atomic ratio of In:Ga:Zn=4:2:4.
When 1 is used, the atomic ratio of the oxide semiconductor film 108 to be formed is In:Ga:Zn=4.
: 2:3 in some cases. Also, as a sputtering target, the atomic ratio is I
When n:Ga:Zn=1:1:1.2 is used, the atomic ratio of the oxide semiconductor film 108 to be formed is close to In:Ga:Zn=1:1:1 in some cases.

なお、酸化物半導体膜108がIn-M-Zn酸化物膜であるとき、Zn及びOを除い
てのInとMの原子数比率は、好ましくはInが25atomic%より高く、Mが75
atomic%未満、さらに好ましくはInが34atomic%より高く、Mが66a
tomic%未満とする。
Note that when the oxide semiconductor film 108 is an In--M--Zn oxide film, the atomic ratio of In and M, excluding Zn and O, is preferably higher than 25 atomic % for In and 75 atomic % for M.
less than atomic %, more preferably more than 34 atomic % of In and 66a of M
less than tomic %.

また、酸化物半導体膜108は、エネルギーギャップが2eV以上、好ましくは2.5
eV以上、より好ましくは3eV以上である。このように、エネルギーギャップの広い酸
化物半導体を用いることで、トランジスタ100のオフ電流を低減することができる。
Further, the oxide semiconductor film 108 has an energy gap of 2 eV or more, preferably 2.5 eV.
eV or more, more preferably 3 eV or more. By using an oxide semiconductor with a wide energy gap in this manner, off-state current of the transistor 100 can be reduced.

また、酸化物半導体膜108の厚さは、3nm以上200nm以下、好ましくは3nm
以上100nm以下、さらに好ましくは3nm以上50nm以下とする。
Further, the thickness of the oxide semiconductor film 108 is greater than or equal to 3 nm and less than or equal to 200 nm, preferably 3 nm.
100 nm or less, more preferably 3 nm or more and 50 nm or less.

なお、これらに限られず、必要とするトランジスタの半導体特性及び電気特性(電界効
果移動度、しきい値電圧等)に応じて適切な組成のものを用いればよい。また、必要とす
るトランジスタの半導体特性を得るために、酸化物半導体膜108のキャリア密度や不純
物濃度、欠陥密度、金属元素と酸素の原子数比、原子間距離、密度等を適切なものとする
ことが好ましい。
Note that the material is not limited to these, and a material having an appropriate composition may be used according to required semiconductor characteristics and electrical characteristics (field-effect mobility, threshold voltage, etc.) of the transistor. In addition, the carrier density, the impurity concentration, the defect density, the atomic ratio of the metal element to oxygen, the interatomic distance, the density, and the like of the oxide semiconductor film 108 are set appropriately in order to obtain required semiconductor characteristics of the transistor. is preferred.

なお、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、キャリア発生源
が少ないため、キャリア密度を低くすることができる。従って、該酸化物半導体膜にチャ
ネル領域が形成されるトランジスタは、しきい値電圧がマイナスとなる電気特性(ノーマ
リーオンともいう。)になることが少ない。また、高純度真性または実質的に高純度真性
である酸化物半導体膜は、欠陥準位密度が低いため、トラップ準位密度も低くなる場合が
ある。また、高純度真性または実質的に高純度真性である酸化物半導体膜は、オフ電流が
著しく小さく、チャネル幅が1×10μmでチャネル長Lが10μmの素子であっても
、ソース電極とドレイン電極間の電圧(ドレイン電圧)が1Vから10Vの範囲において
、オフ電流が、半導体パラメータアナライザの測定限界以下、すなわち1×10-13
以下という特性を得ることができる。
Note that a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor film has few carrier generation sources, and thus can have a low carrier density. Therefore, a transistor in which a channel region is formed in the oxide semiconductor film rarely has electrical characteristics in which the threshold voltage is negative (also referred to as normally-on). Further, since a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor film has a low defect level density, the trap level density may also be low. In addition, a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor film has an extremely small off current, and even an element with a channel width of 1×10 6 μm and a channel length L of 10 μm can be used as a source electrode. When the voltage between the drain electrodes (drain voltage) is in the range of 1 V to 10 V, the off current is below the measurement limit of the semiconductor parameter analyzer, that is, 1 × 10 -13 A.
You can get the following properties:

したがって、上記高純度真性、または実質的に高純度真性の酸化物半導体膜にチャネル
領域が形成されるトランジスタは、電気特性の変動が小さく、信頼性の高いトランジスタ
とすることができる。なお、酸化物半導体膜のトラップ準位に捕獲された電荷は、消失す
るまでに要する時間が長く、あたかも固定電荷のように振る舞うことがある。そのため、
トラップ準位密度の高い酸化物半導体膜にチャネル領域が形成されるトランジスタは、電
気特性が不安定となる場合がある。不純物としては、水素、窒素、アルカリ金属、または
アルカリ土類金属等がある。
Therefore, a transistor in which a channel region is formed in the highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor film can have small variations in electrical characteristics and can have high reliability. Note that the charge trapped in the trap level of the oxide semiconductor film takes a long time to disappear and may behave like a fixed charge. for that reason,
A transistor whose channel region is formed in an oxide semiconductor film with a high trap level density might have unstable electrical characteristics. Impurities include hydrogen, nitrogen, alkali metals, alkaline earth metals, and the like.

酸化物半導体膜108に含まれる水素は、金属原子と結合する酸素と反応して水になる
と共に、酸素が脱離した格子(または酸素が脱離した部分)に酸素欠損を形成する。該酸
素欠損に水素が入ることで、キャリアである電子が生成される場合がある。また、水素の
一部が金属原子と結合する酸素と結合して、キャリアである電子を生成することがある。
従って、水素が含まれている酸化物半導体膜を用いたトランジスタはノーマリーオン特性
となりやすい。このため、酸化物半導体膜108は水素ができる限り低減されていること
が好ましい。具体的には、酸化物半導体膜108において、SIMS(Secondar
y Ion Mass Spectrometry)分析により得られる水素濃度を、2
×1020atoms/cm以下、好ましくは5×1019atoms/cm以下、
より好ましくは1×1019atoms/cm以下、5×1018atoms/cm
以下、好ましくは1×1018atoms/cm以下、より好ましくは5×1017
toms/cm以下、さらに好ましくは1×1016atoms/cm以下とする。
Hydrogen contained in the oxide semiconductor film 108 reacts with oxygen that bonds to a metal atom to form water, and oxygen vacancies are formed in lattices from which oxygen is released (or portions from which oxygen is released). When hydrogen enters the oxygen vacancies, electrons, which are carriers, may be generated. In addition, part of hydrogen may bond with oxygen that bonds with a metal atom to generate an electron, which is a carrier.
Therefore, a transistor including an oxide semiconductor film containing hydrogen is likely to have normally-on characteristics. Therefore, hydrogen in the oxide semiconductor film 108 is preferably reduced as much as possible. Specifically, in the oxide semiconductor film 108, SIMS (Secondary
The hydrogen concentration obtained by y Ion Mass Spectrometry) analysis is
×10 20 atoms/cm 3 or less, preferably 5 × 10 19 atoms/cm 3 or less,
More preferably 1×10 19 atoms/cm 3 or less, 5×10 18 atoms/cm 3
below, preferably 1×10 18 atoms/cm 3 or less, more preferably 5×10 17 a
toms/cm 3 or less, more preferably 1×10 16 atoms/cm 3 or less.

酸化物半導体膜108において、第14族元素の一つであるシリコンや炭素が含まれる
と、酸化物半導体膜108において酸素欠損が増加し、n型化してしまう。このため、酸
化物半導体膜108におけるシリコンや炭素の濃度と、酸化物半導体膜108との界面近
傍のシリコンや炭素の濃度(SIMS分析により得られる濃度)を、2×1018ato
ms/cm以下、好ましくは2×1017atoms/cm以下とする。
When the oxide semiconductor film 108 contains silicon or carbon, which is one of Group 14 elements, oxygen vacancies increase in the oxide semiconductor film 108 and the oxide semiconductor film 108 becomes n-type. Therefore, the concentration of silicon or carbon in the oxide semiconductor film 108 and the concentration of silicon or carbon in the vicinity of the interface with the oxide semiconductor film 108 (concentration obtained by SIMS analysis) are 2×10 18 atom.
ms/cm 3 or less, preferably 2×10 17 atoms/cm 3 or less.

また、酸化物半導体膜108において、SIMS分析により得られるアルカリ金属また
はアルカリ土類金属の濃度を、1×1018atoms/cm以下、好ましくは2×1
16atoms/cm以下にする。アルカリ金属及びアルカリ土類金属は、酸化物半
導体と結合するとキャリアを生成する場合があり、トランジスタのオフ電流が増大してし
まうことがある。このため、酸化物半導体膜108のアルカリ金属またはアルカリ土類金
属の濃度を低減することが好ましい。
Further, in the oxide semiconductor film 108, the concentration of the alkali metal or alkaline earth metal obtained by SIMS analysis is 1×10 18 atoms/cm 3 or less, preferably 2×1.
0 16 atoms/cm 3 or less. Alkali metals and alkaline earth metals may generate carriers when bonded to an oxide semiconductor, which might increase the off-state current of a transistor. Therefore, the concentration of the alkali metal or alkaline earth metal in the oxide semiconductor film 108 is preferably reduced.

また、酸化物半導体膜108に窒素が含まれていると、キャリアである電子が生じ、キ
ャリア密度が増加し、n型化しやすい。この結果、窒素が含まれている酸化物半導体膜を
用いたトランジスタはノーマリーオン特性となりやすい。従って、該酸化物半導体膜にお
いて、窒素はできる限り低減されていることが好ましい、例えば、SIMS分析により得
られる窒素濃度は、5×1018atoms/cm以下にすることが好ましい。
Further, when the oxide semiconductor film 108 contains nitrogen, electrons as carriers are generated, the carrier density increases, and the oxide semiconductor film 108 tends to be n-type. As a result, a transistor including an oxide semiconductor film containing nitrogen tends to have normally-on characteristics. Therefore, nitrogen content in the oxide semiconductor film is preferably reduced as much as possible. For example, the nitrogen concentration obtained by SIMS analysis is preferably 5×10 18 atoms/cm 3 or less.

また、酸化物半導体膜108に用いることのできる酸化物半導体の構造等については、
実施の形態3で詳細に説明する。
For the structure and the like of an oxide semiconductor that can be used for the oxide semiconductor film 108,
A detailed description will be given in a third embodiment.

[保護絶縁膜]
絶縁膜114、116、118は、保護絶縁膜としての機能を有する。絶縁膜114、
116は酸素を有し、絶縁膜118は窒素を有する。また、絶縁膜114は、酸素を透過
することのできる絶縁膜である。なお、絶縁膜114は、後に形成する絶縁膜116を形
成する際の、酸化物半導体膜108へのダメージ緩和膜としても機能する。
[Protective insulating film]
The insulating films 114, 116, and 118 function as protective insulating films. insulating film 114,
116 contains oxygen and insulating film 118 contains nitrogen. Further, the insulating film 114 is an insulating film through which oxygen can pass. Note that the insulating film 114 also functions as a film for relieving damage to the oxide semiconductor film 108 when the insulating film 116 is formed later.

絶縁膜114としては、厚さが5nm以上150nm以下、好ましくは5nm以上50
nm以下の酸化シリコンまたは酸化窒化シリコンを用いることができる。
The insulating film 114 has a thickness of 5 nm to 150 nm, preferably 5 nm to 50 nm.
Sub-nm silicon oxide or silicon oxynitride can be used.

また、絶縁膜114は、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ESR(Ele
ctron Spin Resonance)測定により、シリコンのダングリングボン
ドに由来するg=2.001に現れる信号のスピン密度が3×1017spins/cm
以下であることが好ましい。これは、絶縁膜114に含まれる欠陥密度が多いと、該欠
陥に酸素が結合してしまい、絶縁膜114における酸素の透過量が減少してしまう。
In addition, the insulating film 114 preferably has a small amount of defects.
ctron Spin Resonance) measurement, the spin density of the signal appearing at g=2.001 originating from the dangling bond of silicon is 3×10 17 spins/cm.
It is preferably 3 or less. This is because, if the density of defects contained in the insulating film 114 is high, oxygen is bound to the defects, and the amount of oxygen passing through the insulating film 114 is reduced.

なお、絶縁膜114においては、外部から絶縁膜114に入った酸素が全て絶縁膜11
4の外部に移動せず、絶縁膜114にとどまる酸素もある。また、絶縁膜114に酸素が
入ると共に、絶縁膜114に含まれる酸素が絶縁膜114の外部へ移動することで、絶縁
膜114において酸素の移動が生じる場合もある。絶縁膜114として酸素を透過するこ
とができる酸化物絶縁膜を形成すると、絶縁膜114上に設けられる、絶縁膜116から
脱離する酸素を、絶縁膜114を通過させて酸化物半導体膜108に移動させることがで
きる。
In addition, in the insulating film 114 , all of the oxygen entering the insulating film 114 from the outside
Some oxygen remains in the insulating film 114 without moving to the outside of 4 . Further, when oxygen enters the insulating film 114 and oxygen contained in the insulating film 114 moves to the outside of the insulating film 114 , oxygen may move in the insulating film 114 . When an oxide insulating film through which oxygen can pass is formed as the insulating film 114 , oxygen released from the insulating film 116 provided over the insulating film 114 is allowed to pass through the insulating film 114 and reach the oxide semiconductor film 108 . can be moved.

また、絶縁膜114は、窒素酸化物に起因する準位密度が低い酸化物絶縁膜を用いて形
成することができる。なお、当該窒素酸化物に起因する準位密度は、酸化物半導体膜の価
電子帯の上端のエネルギー(Ev_os)と酸化物半導体膜の伝導帯の下端のエネルギー
(Ec_os)の間に形成され得る場合がある。上記酸化物絶縁膜として、窒素酸化物の
放出量が少ない酸化窒化シリコン膜、または窒素酸化物の放出量が少ない酸化窒化アルミ
ニウム膜等を用いることができる。
Further, the insulating film 114 can be formed using an oxide insulating film with a low level density due to nitrogen oxide. Note that the level density due to the nitrogen oxide can be formed between the energy (Ev_os) at the top of the valence band of the oxide semiconductor film and the energy (Ec_os) at the bottom of the conduction band of the oxide semiconductor film. Sometimes. As the oxide insulating film, a silicon oxynitride film which releases a small amount of nitrogen oxides, an aluminum oxynitride film which releases a small amount of nitrogen oxides, or the like can be used.

なお、窒素酸化物の放出量の少ない酸化窒化シリコン膜は、昇温脱離ガス分析法におい
て、窒素酸化物の放出量よりアンモニアの放出量が多い膜であり、代表的にはアンモニア
の放出量が1×1018個/cm以上5×1019個/cm以下である。なお、アン
モニアの放出量は、膜の表面温度が50℃以上650℃以下、好ましくは50℃以上55
0℃以下の加熱処理による放出量とする。
Note that a silicon oxynitride film that releases a small amount of nitrogen oxides is a film that releases a larger amount of ammonia than the amount of nitrogen oxides released in the temperature-programmed desorption spectrometry method. is 1×10 18 pieces/cm 3 or more and 5×10 19 pieces/cm 3 or less. The amount of ammonia released is determined when the surface temperature of the film is 50° C. or higher and 650° C. or lower, preferably 50° C. or higher and 55° C. or lower.
It is the amount released by heat treatment at 0°C or lower.

窒素酸化物(NO、xは0を越えて2以下、好ましくは1以上2以下)、代表的には
NOまたはNOは、絶縁膜114などに準位を形成する。当該準位は、酸化物半導体膜
108のエネルギーギャップ内に位置する。そのため、窒素酸化物が、絶縁膜114及び
酸化物半導体膜108の界面近傍に拡散すると、当該準位が絶縁膜114側において電子
をトラップする場合がある。この結果、トラップされた電子が、絶縁膜114及び酸化物
半導体膜108界面近傍に留まるため、トランジスタのしきい値電圧をプラス方向にシフ
トさせてしまう。
Nitrogen oxides (NO x , where x is more than 0 and 2 or less, preferably 1 or more and 2 or less), typically NO 2 or NO, form levels in the insulating film 114 and the like. The level is located within the energy gap of the oxide semiconductor film 108 . Therefore, when nitrogen oxide diffuses near the interface between the insulating film 114 and the oxide semiconductor film 108 , the level traps electrons on the insulating film 114 side in some cases. As a result, the trapped electrons stay near the interface between the insulating film 114 and the oxide semiconductor film 108, which shifts the threshold voltage of the transistor in the positive direction.

また、窒素酸化物は、加熱処理においてアンモニア及び酸素と反応する。絶縁膜114
に含まれる窒素酸化物は、加熱処理において、絶縁膜116に含まれるアンモニアと反応
するため、絶縁膜114に含まれる窒素酸化物が低減される。このため、絶縁膜114及
び酸化物半導体膜108の界面近傍において、電子がトラップされにくい。
Nitrogen oxides also react with ammonia and oxygen during heat treatment. Insulating film 114
nitrogen oxides contained in the insulating film 114 react with ammonia contained in the insulating film 116 in the heat treatment, so nitrogen oxides contained in the insulating film 114 are reduced. Therefore, electrons are less likely to be trapped near the interface between the insulating film 114 and the oxide semiconductor film 108 .

絶縁膜114として、上記酸化物絶縁膜を用いることで、トランジスタのしきい値電圧
のシフトを低減することが可能であり、トランジスタの電気特性の変動を低減することが
できる。
By using the above oxide insulating film as the insulating film 114, a shift in the threshold voltage of the transistor can be reduced, and a change in electrical characteristics of the transistor can be reduced.

なお、トランジスタの作製工程の加熱処理、代表的には300℃以上基板歪み点未満の
加熱処理により、絶縁膜114は、100K以下のESRで測定して得られたスペクトル
においてg値が2.037以上2.039以下の第1のシグナル、g値が2.001以上
2.003以下の第2のシグナル、及びg値が1.964以上1.966以下の第3のシ
グナルが観測される。なお、第1のシグナル及び第2のシグナルのスプリット幅、並びに
第2のシグナル及び第3のシグナルのスプリット幅は、XバンドのESR測定において約
5mTである。また、g値が2.037以上2.039以下の第1のシグナル、g値が2
.001以上2.003以下の第2のシグナル及びg値が1.964以上1.966以下
である第3のシグナルのスピンの密度の合計が1×1018spins/cm未満であ
り、代表的には1×1017spins/cm以上1×1018spins/cm
満である。
Note that the insulating film 114 has a g value of 2.037 in a spectrum measured with an ESR of 100 K or less by heat treatment in a manufacturing process of a transistor, typically heat treatment at 300° C. or more and less than the substrate strain point. A first signal with a g value of 2.039 or more, a second signal with a g value of 2.001 or more and 2.003 or less, and a third signal with a g value of 1.964 or more and 1.966 or less are observed. The split width between the first signal and the second signal and the split width between the second signal and the third signal are about 5 mT in X-band ESR measurement. In addition, the first signal with a g value of 2.037 or more and 2.039 or less, a g value of 2
. The sum of the spin densities of the second signal of 001 or more and 2.003 or less and the third signal of which the g value is 1.964 or more and 1.966 or less is less than 1 × 10 18 spins/cm 3 , representative is 1×10 17 spins/cm 3 or more and less than 1×10 18 spins/cm 3 .

なお、100K以下のESRスペクトルにおいてg値が2.037以上2.039以下
の第1シグナル、g値が2.001以上2.003以下の第2のシグナル、及びg値が1
.964以上1.966以下の第3のシグナルは、窒素酸化物(NO、xは0より大き
く2以下、好ましくは1以上2以下)起因のシグナルに相当する。窒素酸化物の代表例と
しては、一酸化窒素、二酸化窒素等がある。即ち、g値が2.037以上2.039以下
の第1のシグナル、g値が2.001以上2.003以下の第2のシグナル、及びg値が
1.964以上1.966以下である第3のシグナルのスピンの密度の合計が少ないほど
、酸化物絶縁膜に含まれる窒素酸化物の含有量が少ないといえる。
In the ESR spectrum at 100 K or less, the first signal with a g value of 2.037 or more and 2.039 or less, the second signal with a g value of 2.001 or more and 2.003 or less, and the g value of 1
. The third signal of 964 or more and 1.966 or less corresponds to a signal due to nitrogen oxides (NO x , x is greater than 0 and less than or equal to 2, preferably greater than or equal to 1 and less than or equal to 2). Representative examples of nitrogen oxides include nitrogen monoxide and nitrogen dioxide. That is, a first signal with a g value of 2.037 or more and 2.039 or less, a second signal with a g value of 2.001 or more and 2.003 or less, and a g value of 1.964 or more and 1.966 or less It can be said that the smaller the total spin density of the third signal, the smaller the nitrogen oxide content in the oxide insulating film.

また、上記酸化物絶縁膜は、SIMS分析で測定される窒素濃度が6×1020ato
ms/cm以下である。
Further, the oxide insulating film has a nitrogen concentration of 6×10 20 atto as measured by SIMS analysis.
ms/cm 3 or less.

基板温度が220℃以上、または280℃以上、または350℃以上であり、シラン及
び一酸化二窒素を用いたPECVD法を用いて、上記酸化物絶縁膜を形成することで、緻
密であり、且つ硬度の高い膜を形成することができる。
The substrate temperature is 220° C. or higher, 280° C. or higher, or 350° C. or higher, and the oxide insulating film is formed by a PECVD method using silane and dinitrogen monoxide, so that the oxide insulating film is dense and A film with high hardness can be formed.

絶縁膜116は、化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜を
用いて形成する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む酸化物絶縁膜は、
加熱により酸素の一部が脱離する。化学量論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含む
酸化物絶縁膜は、TDS分析にて、酸素分子に換算して、酸素の放出量が8.0×10
atoms/cm以上、好ましくは1.0×1015atoms/cm以上である
酸化物絶縁膜である。なお、上記TDS分析時における膜の表面温度は、100℃以上7
00℃以下、好ましくは100℃以上500℃以下である。
The insulating film 116 is formed using an oxide insulating film containing more oxygen than the stoichiometric composition. An oxide insulating film containing more oxygen than the stoichiometric composition is
Part of the oxygen is released by heating. According to TDS analysis, the amount of oxygen released from the oxide insulating film, which contains more oxygen than the stoichiometric composition, is 8.0×10 1 in terms of oxygen molecules.
The oxide insulating film has a density of 4 atoms/cm 2 or more, preferably 1.0×10 15 atoms/cm 2 or more. The surface temperature of the film during the TDS analysis is 100° C. or higher.
00° C. or lower, preferably 100° C. or higher and 500° C. or lower.

絶縁膜116としては、厚さが30nm以上500nm以下、好ましくは50nm以上
400nm以下の、酸化シリコンまたは酸化窒化シリコンを用いることができる。
As the insulating film 116, silicon oxide or silicon oxynitride with a thickness of 30 nm to 500 nm, preferably 50 nm to 400 nm can be used.

また、絶縁膜116は、欠陥量が少ないことが好ましく、代表的には、ESR測定によ
り、シリコンのダングリングボンドに由来するg=2.001に現れる信号のスピン密度
が1.5×1018spins/cm未満、さらには1×1018spins/cm
以下であることが好ましい。なお、絶縁膜116は、絶縁膜114と比較して酸化物半導
体膜108から離れているため、絶縁膜114より、欠陥密度が多くともよい。
In addition, it is preferable that the insulating film 116 has a small amount of defects . less than 1×10 18 spins/cm 3 or even less than 1×10 18 spins/cm 3
The following are preferable. Note that the insulating film 116 may have a higher defect density than the insulating film 114 because the insulating film 116 is farther from the oxide semiconductor film 108 than the insulating film 114 .

また、絶縁膜114、116は、同種の材料の絶縁膜を用いることができるため、絶縁
膜114と絶縁膜116の界面が明確に確認できない場合がある。したがって、本実施の
形態においては、絶縁膜114と絶縁膜116の界面は、破線で図示している。なお、本
実施の形態においては、絶縁膜114と絶縁膜116の2層構造について説明したが、こ
れに限定されず、例えば、絶縁膜114または絶縁膜116のいずれか一方の単層構造と
してもよい。
In addition, since the insulating films 114 and 116 can be made of the same material, the interface between the insulating films 114 and 116 cannot be clearly confirmed in some cases. Therefore, in this embodiment, the interface between the insulating film 114 and the insulating film 116 is illustrated with a dashed line. Note that although the two-layer structure of the insulating film 114 and the insulating film 116 is described in this embodiment mode, the present invention is not limited to this, and for example, a single-layer structure of either the insulating film 114 or the insulating film 116 may be used. good.

絶縁膜118は、窒素を有する。また、絶縁膜118は、窒素と、シリコンとを有する
。また、絶縁膜118は、酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッ
キングできる機能を有する。絶縁膜118を設けることで、酸化物半導体膜108からの
酸素の外部への拡散と、絶縁膜114、116に含まれる酸素の外部への拡散と、外部か
ら酸化物半導体膜108への水素、水等の入り込みを防ぐことができる。絶縁膜118と
しては、例えば、窒化物絶縁膜を用いることができる。該窒化物絶縁膜としては、窒化シ
リコン、窒化酸化シリコン、窒化アルミニウム、窒化酸化アルミニウム等がある。なお、
酸素、水素、水、アルカリ金属、アルカリ土類金属等のブロッキング効果を有する窒化物
絶縁膜の代わりに、酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁膜を設けて
もよい。酸素、水素、水等のブロッキング効果を有する酸化物絶縁膜としては、酸化アル
ミニウム、酸化窒化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化窒化ガリウム、酸化イットリウム
、酸化窒化イットリウム、酸化ハフニウム、酸化窒化ハフニウム等がある。
Insulating film 118 contains nitrogen. In addition, the insulating film 118 contains nitrogen and silicon. In addition, the insulating film 118 has a function of blocking oxygen, hydrogen, water, alkali metals, alkaline earth metals, and the like. By providing the insulating film 118, oxygen from the oxide semiconductor film 108 diffuses to the outside, oxygen contained in the insulating films 114 and 116 diffuses to the outside, hydrogen from the outside enters the oxide semiconductor film 108, Intrusion of water or the like can be prevented. As the insulating film 118, for example, a nitride insulating film can be used. Examples of the nitride insulating film include silicon nitride, silicon oxynitride, aluminum nitride, and aluminum oxynitride. note that,
An oxide insulating film having a blocking effect against oxygen, hydrogen, water, or the like may be provided instead of the nitride insulating film having a blocking effect against oxygen, hydrogen, water, alkali metal, alkaline earth metal, or the like. Examples of oxide insulating films having an effect of blocking oxygen, hydrogen, water, and the like include aluminum oxide, aluminum oxynitride, gallium oxide, gallium oxynitride, yttrium oxide, yttrium oxynitride, hafnium oxide, and hafnium oxynitride.

なお、上記記載の、導電膜、絶縁膜、酸化物半導体膜などの様々な膜の形成方法として
は、スパッタリング法、化学気相堆積(CVD)法、真空蒸着法、パルスレーザ堆積(P
LD)法などが挙げられる。また、上記記載の、導電膜、絶縁膜、酸化物半導体膜などの
様々な膜の形成方法としては、プラズマ化学気相堆積(PECVD)法、熱CVD(Ch
emical Vapor Deposition)法、またはALD(Atomic
Layer Deposition)法としてもよい。熱CVD法の例としてMOCVD
(Metal Organic Chemical Vapor Deposition
)法が挙げられる。また、上記記載の、導電膜、絶縁膜、酸化物半導体膜などの様々な膜
の形成方法としては、塗布法や印刷法でもよい。
The methods for forming various films such as the conductive film, the insulating film, and the oxide semiconductor film described above include a sputtering method, a chemical vapor deposition (CVD) method, a vacuum deposition method, and a pulse laser deposition (P) method.
LD) method and the like. Further, the above-described methods for forming various films such as conductive films, insulating films, and oxide semiconductor films include plasma chemical vapor deposition (PECVD), thermal CVD (Ch
emical Vapor Deposition) method, or ALD (Atomic
Layer Deposition) method may be used. MOCVD as an example of thermal CVD
(Metal Organic Chemical Vapor Deposition
) law. As a method for forming various films such as the conductive film, the insulating film, and the oxide semiconductor film described above, a coating method or a printing method may be used.

熱CVD法は、プラズマを使わない成膜方法のため、プラズマダメージにより欠陥が生
成されることが無いという利点を有する。
The thermal CVD method is a film forming method that does not use plasma, so it has the advantage of not generating defects due to plasma damage.

熱CVD法は、原料ガスと酸化剤を同時にチャンバー内に送り、チャンバー内を大気圧
または減圧下とし、基板近傍または基板上で反応させて基板上に堆積させることで成膜を
行ってもよい。
In the thermal CVD method, a raw material gas and an oxidizing agent are sent into a chamber at the same time, the inside of the chamber is made to be under atmospheric pressure or reduced pressure, and a film is formed by reacting near or on the substrate and depositing it on the substrate. .

また、ALD法は、チャンバー内を大気圧または減圧下とし、反応のための原料ガスが
順次にチャンバーに導入され、そのガス導入の順序を繰り返すことで成膜を行ってもよい
。例えば、それぞれのスイッチングバルブ(高速バルブとも呼ぶ)を切り替えて2種類以
上の原料ガスを順番にチャンバーに供給し、複数種の原料ガスが混ざらないように第1の
原料ガスと同時またはその後に不活性ガス(アルゴン、或いは窒素など)などを導入し、
第2の原料ガスを導入する。なお、同時に不活性ガスを導入する場合には、不活性ガスは
キャリアガスとなり、また、第2の原料ガスの導入時にも同時に不活性ガスを導入しても
よい。また、不活性ガスを導入する代わりに真空排気によって第1の原料ガスを排出した
後、第2の原料ガスを導入してもよい。第1の原料ガスが基板の表面に吸着して第1の層
を成膜し、後から導入される第2の原料ガスと反応して、第2の層が第1の層上に積層さ
れて薄膜が形成される。このガス導入順序を制御しつつ所望の厚さになるまで複数回繰り
返すことで、段差被覆性に優れた薄膜を形成することができる。薄膜の厚さは、ガス導入
順序を繰り返す回数によって調節することができるため、精密な膜厚調節が可能であり、
微細なFETを作製する場合に適している。
Further, in the ALD method, the inside of the chamber is set to atmospheric pressure or reduced pressure, raw material gases for reaction are sequentially introduced into the chamber, and film formation may be performed by repeating the order of gas introduction. For example, by switching the switching valves (also called high-speed valves), two or more source gases are sequentially supplied to the chamber, and the first source gas is supplied simultaneously with or after the first source gas so as not to mix the two or more source gases. Introduce an active gas (argon, nitrogen, etc.),
A second source gas is introduced. When the inert gas is introduced at the same time, the inert gas serves as a carrier gas, and the inert gas may be introduced at the same time as the introduction of the second raw material gas. Alternatively, instead of introducing the inert gas, the second source gas may be introduced after the first source gas is exhausted by evacuation. The first source gas is adsorbed on the surface of the substrate to form the first layer, and reacts with the second source gas introduced later to laminate the second layer on the first layer. a thin film is formed. A thin film with excellent step coverage can be formed by repeating this gas introduction sequence several times until a desired thickness is obtained. Since the thickness of the thin film can be adjusted by the number of times the gas introduction order is repeated, precise film thickness adjustment is possible.
It is suitable for manufacturing fine FETs.

ALD法、またはMOCVD法などの熱CVD法は、上記実施形態の導電膜、絶縁膜、
酸化物半導体膜、金属酸化膜などの様々な膜を形成することができ、例えば、In-Ga
-ZnO膜を成膜する場合には、トリメチルインジウム、トリメチルガリウム、及びジメ
チル亜鉛を用いる。なお、トリメチルインジウムの化学式は、In(CHである。
また、トリメチルガリウムの化学式は、Ga(CHである。また、ジメチル亜鉛の
化学式は、Zn(CHである。また、これらの組み合わせに限定されず、トリメチ
ルガリウムに代えてトリエチルガリウム(化学式Ga(C)を用いることもで
き、ジメチル亜鉛に代えてジエチル亜鉛(化学式Zn(C)を用いることもで
きる。
The thermal CVD method such as ALD method or MOCVD method can be applied to the conductive film, insulating film,
Various films such as oxide semiconductor films and metal oxide films can be formed.
When forming a -ZnO film, trimethylindium, trimethylgallium, and dimethylzinc are used. Note that the chemical formula of trimethylindium is In(CH 3 ) 3 .
Also, the chemical formula of trimethylgallium is Ga(CH 3 ) 3 . Also, the chemical formula of dimethylzinc is Zn(CH 3 ) 2 . Moreover, it is not limited to these combinations, and triethylgallium (chemical formula Ga(C 2 H 5 ) 3 ) can be used instead of trimethylgallium, and diethylzinc (chemical formula Zn(C 2 H 5 )) can be used instead of dimethylzinc. 2 ) can also be used.

例えば、ALDを利用する成膜装置により酸化ハフニウム膜を形成する場合には、溶媒
とハフニウム前駆体化合物を含む液体(ハフニウムアルコキシドや、テトラキスジメチル
アミドハフニウム(TDMAH)などのハフニウムアミド)を気化させた原料ガスと、酸
化剤としてオゾン(O)の2種類のガスを用いる。なお、テトラキスジメチルアミドハ
フニウムの化学式はHf[N(CHである。また、他の材料液としては、テト
ラキス(エチルメチルアミド)ハフニウムなどがある。
For example, when a hafnium oxide film is formed by a film forming apparatus using ALD, a liquid containing a solvent and a hafnium precursor compound (hafnium alkoxide or hafnium amide such as tetrakisdimethylamide hafnium (TDMAH)) is vaporized. Two kinds of gases, a raw material gas and ozone (O 3 ) as an oxidant, are used. The chemical formula of tetrakisdimethylamide hafnium is Hf[N(CH 3 ) 2 ] 4 . Other material liquids include tetrakis(ethylmethylamido)hafnium.

例えば、ALDを利用する成膜装置により酸化アルミニウム膜を形成する場合には、溶
媒とアルミニウム前駆体化合物を含む液体(トリメチルアルミニウム(TMA)など)を
気化させた原料ガスと、酸化剤としてHOの2種類のガスを用いる。なお、トリメチル
アルミニウムの化学式はAl(CHである。また、他の材料液としては、トリス(
ジメチルアミド)アルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、アルミニウムトリス(2
,2,6,6-テトラメチル-3,5-ヘプタンジオナート)などがある。
For example, when an aluminum oxide film is formed by a film forming apparatus using ALD, a material gas obtained by vaporizing a liquid (such as trimethylaluminum (TMA)) containing a solvent and an aluminum precursor compound and H 2 as an oxidant are used. Two kinds of O gases are used. The chemical formula of trimethylaluminum is Al(CH 3 ) 3 . As another material liquid, Tris (
dimethylamido)aluminum, triisobutylaluminum, aluminum tris(2
, 2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate).

例えば、ALDを利用する成膜装置により酸化シリコン膜を形成する場合には、ヘキサ
クロロジシランを被成膜面に吸着させ、吸着物に含まれる塩素を除去し、酸化性ガス(O
、一酸化二窒素)のラジカルを供給して吸着物と反応させる。
For example, when a silicon oxide film is formed by a film forming apparatus using ALD, hexachlorodisilane is adsorbed on the film formation surface, chlorine contained in the adsorbed substance is removed, and an oxidizing gas (O
2 , dinitrogen monoxide) radicals are supplied to react with the adsorbate.

例えば、ALDを利用する成膜装置によりタングステン膜を成膜する場合には、WF
ガスとBガスとを用いて初期タングステン膜を形成し、その後、WFガスとH
ガスとを用いてタングステン膜を形成する。なお、Bガスに代えてSiHガスを
用いてもよい。
For example, when forming a tungsten film with a film forming apparatus using ALD, WF 6
gas and B 2 H 6 gas to form an initial tungsten film, then WF 6 gas and H 2
A tungsten film is formed using a gas. SiH4 gas may be used instead of B2H6 gas .

例えば、ALDを利用する成膜装置により酸化物半導体膜、例えばIn-Ga-ZnO
膜を成膜する場合には、In(CHガスとOガスとを用いてIn-O層を形成し
、その後、Ga(CHガスとOガスとを用いてGa-O層を形成し、更にその後
Zn(CHガスとOガスとを用いてZn-O層を形成する。なお、これらの層の
順番はこの例に限らない。また、これらのガスを混ぜてIn-Ga-O層やIn-Zn-
O層、Ga-Zn-O層などの混合化合物層を形成しても良い。なお、Oガスに変えて
Ar等の不活性ガスでバブリングして得られたHOガスを用いても良いが、Hを含まな
いOガスを用いる方が好ましい。また、In(CHガスの代わりに、In(C
ガスを用いても良い。また、Ga(CHガスの代わりに、Ga(C
ガスを用いても良い。また、Zn(CHガスを用いても良い。
For example, an oxide semiconductor film such as In--Ga--ZnO is formed by a film forming apparatus using ALD.
When forming a film, an In--O layer is formed using In(CH 3 ) 3 gas and O 3 gas, and then Ga(CH 3 ) 3 gas and O 3 gas are used to form a Ga layer. A —O layer is formed, and then a Zn—O layer is formed using Zn(CH 3 ) 2 gas and O 3 gas. Note that the order of these layers is not limited to this example. In--Ga--O layers and In--Zn-- can be formed by mixing these gases.
A mixed compound layer such as an O layer or a Ga--Zn--O layer may be formed. Although H 2 O gas obtained by bubbling with an inert gas such as Ar may be used instead of O 3 gas, it is preferable to use O 3 gas that does not contain H. Also, instead of the In(CH 3 ) 3 gas, In(C 2
H 5 ) 3 gas may also be used. Also, instead of Ga(CH 3 ) 3 gas, Ga(C 2 H 5
) 3 gases may be used. Alternatively, Zn(CH 3 ) 2 gas may be used.

<2-3.トランジスタの構成例2>
次に、図14(A)(B)(C)に示すトランジスタ100と異なる構成例について、
図15(A)(B)(C)を用いて説明する。
<2-3. Configuration Example 2 of Transistor>
Next, structural examples different from the transistor 100 illustrated in FIGS.
Description will be made with reference to FIGS.

図15(A)は、本発明の一態様の半導体装置が有する、トランジスタ150の上面図
であり、図15(B)は、図15(A)に示す一点鎖線X1-X2間における切断面の断
面図に相当し、図15(C)は、図15(A)に示す一点鎖線Y1-Y2間における切断
面の断面図に相当する。
15A is a top view of a transistor 150 included in a semiconductor device of one embodiment of the present invention, and FIG. 15B is a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line X1-X2 in FIG. 15A. FIG. 15C corresponds to a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line Y1-Y2 shown in FIG. 15A.

トランジスタ150は、基板102上のゲート電極として機能する導電膜104と、基
板102及び導電膜104上の絶縁膜106と、絶縁膜106上の絶縁膜107と、絶縁
膜107上の酸化物半導体膜108と、酸化物半導体膜108上の絶縁膜114と、絶縁
膜114上の絶縁膜116と、絶縁膜114及び絶縁膜116に設けられる開口部141
aを介して酸化物半導体膜108に電気的に接続されるソース電極として機能する導電膜
112aと、絶縁膜114及び絶縁膜116に設けられる開口部141bを介して酸化物
半導体膜108に電気的に接続されるドレイン電極として機能する導電膜112bと、を
有する。また、トランジスタ150上、より詳しくは、導電膜112a、112b、及び
絶縁膜116上には絶縁膜118が設けられる。絶縁膜114及び絶縁膜116は、酸化
物半導体膜108の保護絶縁膜としての機能を有する。絶縁膜118は、トランジスタ1
50の保護絶縁膜としての機能を有する。
The transistor 150 includes the conductive film 104 functioning as a gate electrode over the substrate 102, the insulating film 106 over the substrate 102 and the conductive film 104, the insulating film 107 over the insulating film 106, and the oxide semiconductor film over the insulating film 107. 108 , the insulating film 114 over the oxide semiconductor film 108 , the insulating film 116 over the insulating film 114 , and the insulating films 114 and openings 141 provided in the insulating films 116 .
The conductive film 112a functioning as a source electrode and electrically connected to the oxide semiconductor film 108 through the insulating films 114 and 116 is electrically connected to the oxide semiconductor film 108 through the openings 141b provided in the insulating films 114 and 116. and a conductive film 112b functioning as a drain electrode connected to . An insulating film 118 is provided over the transistor 150 , more specifically, over the conductive films 112 a and 112 b and the insulating film 116 . The insulating films 114 and 116 function as protective insulating films for the oxide semiconductor film 108 . The insulating film 118 is the transistor 1
50 has a function as a protective insulating film.

先に示すトランジスタ100においては、チャネルエッチ型の構造であったのに対し、
図15(A)(B)(C)に示すトランジスタ150は、チャネル保護型の構造である。
このように、本発明の一態様の半導体装置は、チャネルエッチ型及びチャネル保護型の双
方のトランジスタ構造に適用することができる。
While the transistor 100 shown above has a channel-etch structure,
A transistor 150 illustrated in FIGS. 15A, 15B, and 15C has a channel-protective structure.
Thus, the semiconductor device of one embodiment of the present invention can be applied to both channel-etched and channel-protected transistor structures.

<2-4.トランジスタの構成例3>
次に、図15(A)(B)(C)に示すトランジスタ150と異なる構成例について、
図16(A)(B)(C)を用いて説明する。
<2-4. Configuration Example 3 of Transistor>
Next, structural examples different from the transistor 150 illustrated in FIGS.
Description will be made with reference to FIGS.

図16(A)は、本発明の一態様の半導体装置であるトランジスタ160の上面図であ
り、図16(B)は、図16(A)に示す一点鎖線X1-X2間における切断面の断面図
に相当し、図16(C)は、図16(A)に示す一点鎖線Y1-Y2間における切断面の
断面図に相当する。
16A is a top view of a transistor 160 which is a semiconductor device of one embodiment of the present invention, and FIG. 16B is a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line X1-X2 in FIG. 16A. FIG. 16(C) corresponds to a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line Y1-Y2 shown in FIG. 16(A).

トランジスタ160は、基板102上のゲート電極として機能する導電膜104と、基
板102及び導電膜104上の絶縁膜106と、絶縁膜106上の絶縁膜107と、絶縁
膜107上の酸化物半導体膜108と、酸化物半導体膜108上の絶縁膜114と、絶縁
膜114上の絶縁膜116と、酸化物半導体膜108に電気的に接続されるソース電極と
して機能する導電膜112aと、酸化物半導体膜108に電気的に接続されるドレイン電
極として機能する導電膜112bと、を有する。また、トランジスタ160上、より詳し
くは、導電膜112a、112b、及び絶縁膜116上には絶縁膜118が設けられる。
絶縁膜114及び絶縁膜116は、酸化物半導体膜108の保護絶縁膜としての機能を有
する。絶縁膜118は、トランジスタ160の保護絶縁膜としての機能を有する。
The transistor 160 includes the conductive film 104 functioning as a gate electrode over the substrate 102, the insulating film 106 over the substrate 102 and the conductive film 104, the insulating film 107 over the insulating film 106, and the oxide semiconductor film over the insulating film 107. , an insulating film 114 over the oxide semiconductor film 108, an insulating film 116 over the insulating film 114, a conductive film 112a functioning as a source electrode electrically connected to the oxide semiconductor film 108, and an oxide semiconductor film. and a conductive film 112 b functioning as a drain electrode electrically connected to the film 108 . An insulating film 118 is provided over the transistor 160 , more specifically, over the conductive films 112 a and 112 b and the insulating film 116 .
The insulating films 114 and 116 function as protective insulating films for the oxide semiconductor film 108 . The insulating film 118 functions as a protective insulating film for the transistor 160 .

トランジスタ160は、図15(A)(B)(C)に示すトランジスタ150と絶縁膜
114、116の形状が相違する。具体的には、トランジスタ160の絶縁膜114、1
16は、酸化物半導体膜108のチャネル領域上に島状に設けられる。その他の構成は、
トランジスタ150と同様であり、同様の効果を奏する。
The shape of the insulating films 114 and 116 of the transistor 160 is different from that of the transistor 150 illustrated in FIGS. Specifically, the insulating films 114 and 1 of the transistor 160
16 is provided in an island shape over the channel region of the oxide semiconductor film 108 . Other configurations are
It is similar to the transistor 150 and has similar effects.

<2-5.トランジスタの構成例4>
次に、図14(A)(B)(C)に示すトランジスタ100と異なる構成例について、
図17(A)(B)(C)を用いて説明する。
<2-5. Configuration Example 4 of Transistor>
Next, structural examples different from the transistor 100 illustrated in FIGS.
Description will be made with reference to FIGS.

図17(A)は、本発明の一態様の半導体装置であるトランジスタ170の上面図であ
り、図17(B)は、図17(A)に示す一点鎖線X1-X2間における切断面の断面図
に相当し、図17(C)は、図17(A)に示す一点鎖線Y1-Y2間における切断面の
断面図に相当する。
17A is a top view of a transistor 170 which is a semiconductor device of one embodiment of the present invention, and FIG. 17B is a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line X1-X2 in FIG. 17A. FIG. 17(C) corresponds to a cross-sectional view of a cross section taken along the dashed-dotted line Y1-Y2 shown in FIG. 17(A).

トランジスタ170は、基板102上の第1のゲート電極として機能する導電膜104
と、基板102及び導電膜104上の絶縁膜106と、絶縁膜106上の絶縁膜107と
、絶縁膜107上の酸化物半導体膜108と、酸化物半導体膜108に電気的に接続され
るソース電極として機能する導電膜112aと、酸化物半導体膜108に電気的に接続さ
れるドレイン電極として機能する導電膜112bと、酸化物半導体膜108及び導電膜1
12a、112b上の絶縁膜114と、絶縁膜114上の絶縁膜116と、絶縁膜116
上の酸化物半導体膜120a、120bと、絶縁膜114、及び酸化物半導体膜120a
、120b上の絶縁膜118と、を有する。
The transistor 170 includes the conductive film 104 functioning as a first gate electrode over the substrate 102 .
, the insulating film 106 over the substrate 102 and the conductive film 104 , the insulating film 107 over the insulating film 106 , the oxide semiconductor film 108 over the insulating film 107 , and the source electrically connected to the oxide semiconductor film 108 . A conductive film 112a functioning as an electrode, a conductive film 112b functioning as a drain electrode electrically connected to the oxide semiconductor film 108, the oxide semiconductor film 108, and the conductive film 1
Insulating film 114 on 12a and 112b, insulating film 116 on insulating film 114, and insulating film 116
Upper oxide semiconductor films 120a and 120b, the insulating film 114, and the oxide semiconductor film 120a
, and an insulating film 118 on 120b.

また、絶縁膜106、107は、トランジスタ170の第1のゲート絶縁膜としての機
能を有する。また、絶縁膜114、116は、トランジスタ170の第2のゲート絶縁膜
としての機能を有する。また、絶縁膜118は、トランジスタ170の保護絶縁膜として
の機能を有する。また、酸化物半導体膜120aは、例えば、表示装置に用いる画素電極
としての機能を有する。また、酸化物半導体膜120aは、絶縁膜114、116に設け
られる開口部142cを介して、導電膜112bと接続される。また、酸化物半導体膜1
20bは、第2のゲート電極(バックゲート電極ともいう)として機能する。
The insulating films 106 and 107 also function as a first gate insulating film of the transistor 170 . In addition, the insulating films 114 and 116 function as second gate insulating films of the transistor 170 . The insulating film 118 also functions as a protective insulating film for the transistor 170 . Further, the oxide semiconductor film 120a functions as, for example, a pixel electrode used for a display device. In addition, the oxide semiconductor film 120a is connected to the conductive film 112b through the openings 142c provided in the insulating films 114 and 116 . Moreover, the oxide semiconductor film 1
20b functions as a second gate electrode (also referred to as a back gate electrode).

また、図17(C)に示すように酸化物半導体膜120bは、絶縁膜106、107、
114、116に設けられる開口部142a、142bにおいて、第1のゲート電極とし
て機能する導電膜104に接続される。よって、酸化物半導体膜120bと導電膜104
とは、同じ電位が与えられる。
Further, as illustrated in FIG. 17C, the oxide semiconductor film 120b includes the insulating films 106, 107,
The openings 142a and 142b provided in 114 and 116 are connected to the conductive film 104 functioning as the first gate electrode. Therefore, the oxide semiconductor film 120b and the conductive film 104
are given the same potential.

なお、本実施の形態においては、開口部142a、142bを設け、酸化物半導体膜1
20bと導電膜104を接続する構成について例示したが、これに限定されない。例えば
、開口部142aまたは開口部142bのいずれか一方の開口部のみを形成し、酸化物半
導体膜120bと導電膜104を接続する構成、または開口部142a及び開口部142
bを設けずに、酸化物半導体膜120bと導電膜104を接続しない構成としてもよい。
なお、酸化物半導体膜120bと導電膜104を接続しない構成の場合、酸化物半導体膜
120bと導電膜104には、それぞれ異なる電位を与えることができる。
Note that in this embodiment, the openings 142a and 142b are provided, and the oxide semiconductor film 1 is formed.
Although the configuration in which 20b and the conductive film 104 are connected has been exemplified, the present invention is not limited to this. For example, either the opening 142a or the opening 142b is formed to connect the oxide semiconductor film 120b and the conductive film 104, or the opening 142a and the opening 142 are connected to each other.
A structure in which the oxide semiconductor film 120b and the conductive film 104 are not connected may be employed without providing b.
Note that in the case where the oxide semiconductor film 120b and the conductive film 104 are not connected, different potentials can be applied to the oxide semiconductor film 120b and the conductive film 104, respectively.

また、図17(B)に示すように、酸化物半導体膜108は、第1のゲート電極として
機能する導電膜104と、第2のゲート電極として機能する酸化物半導体膜120bのそ
れぞれと対向するように位置し、2つのゲート電極として機能する導電膜に挟まれている
。第2のゲート電極として機能する酸化物半導体膜120bのチャネル長方向の長さ及び
チャネル幅方向の長さは、酸化物半導体膜108のチャネル長方向の長さ及びチャネル幅
方向の長さよりもそれぞれ長く、酸化物半導体膜108の全体は、絶縁膜114、116
を介して酸化物半導体膜120bに覆われている。また、第2のゲート電極として機能す
る酸化物半導体膜120bと第1のゲート電極として機能する導電膜104とは、絶縁膜
106、107、114、116に設けられる開口部142a、142bにおいて接続さ
れるため、酸化物半導体膜108のチャネル幅方向の側面は、絶縁膜114、116を介
して第2のゲート電極として機能する酸化物半導体膜120bと対向している。
Further, as illustrated in FIG. 17B, the oxide semiconductor film 108 faces the conductive film 104 functioning as the first gate electrode and the oxide semiconductor film 120b functioning as the second gate electrode. and sandwiched between two conductive films functioning as gate electrodes. The length in the channel length direction and the length in the channel width direction of the oxide semiconductor film 120b functioning as the second gate electrode are longer than the length in the channel length direction and the length in the channel width direction of the oxide semiconductor film 108, respectively. Long, the entire oxide semiconductor film 108 is covered with insulating films 114 and 116
is covered with the oxide semiconductor film 120b with the . The oxide semiconductor film 120b functioning as the second gate electrode and the conductive film 104 functioning as the first gate electrode are connected through openings 142a and 142b provided in the insulating films 106, 107, 114, and 116. Therefore, the side surface of the oxide semiconductor film 108 in the channel width direction faces the oxide semiconductor film 120b functioning as a second gate electrode with the insulating films 114 and 116 interposed therebetween.

別言すると、トランジスタ170のチャネル幅方向において、第1のゲート電極として
機能する導電膜104及び第2のゲート電極として機能する酸化物半導体膜120bは、
第1のゲート絶縁膜として機能する絶縁膜106、107及び第2のゲート絶縁膜として
機能する絶縁膜114、116に設けられる開口部において接続すると共に、第1のゲー
ト絶縁膜として機能する絶縁膜106、107及び第2のゲート絶縁膜として機能する絶
縁膜114、116を介して酸化物半導体膜108を囲む構成である。
In other words, in the channel width direction of the transistor 170, the conductive film 104 functioning as a first gate electrode and the oxide semiconductor film 120b functioning as a second gate electrode are
The insulating films 106 and 107 functioning as the first gate insulating films and the insulating films 114 and 116 functioning as the second gate insulating films are connected in the openings provided, and the insulating films functioning as the first gate insulating films In this structure, the oxide semiconductor film 108 is surrounded with the insulating films 114 and 116 functioning as the second gate insulating films 106 and 107 interposed therebetween.

このような構成を有することで、トランジスタ170に含まれる酸化物半導体膜108
を、第1のゲート電極として機能する導電膜104及び第2のゲート電極として機能する
酸化物半導体膜120bの電界によって電気的に囲むことができる。トランジスタ170
のように、第1のゲート電極及び第2のゲート電極の電界によって、チャネル領域が形成
される酸化物半導体膜を電気的に囲むトランジスタのデバイス構造をsurrounde
d channel(s-channel)構造と呼ぶことができる。
With such a structure, the oxide semiconductor film 108 included in the transistor 170 can be
can be electrically surrounded by the electric fields of the conductive film 104 functioning as the first gate electrode and the oxide semiconductor film 120b functioning as the second gate electrode. transistor 170
, the device structure of the transistor that electrically surrounds the oxide semiconductor film in which the channel region is formed is surrounded by the electric field of the first gate electrode and the second gate electrode.
It can be called a d channel (s-channel) structure.

トランジスタ170は、s-channel構造を有するため、第1のゲート電極とし
て機能する導電膜104によってチャネルを誘起させるための電界を効果的に酸化物半導
体膜108に印加することができるため、トランジスタ170の電流駆動能力が向上し、
高いオン電流特性を得ることが可能となる。また、オン電流を高くすることが可能である
ため、トランジスタ170を微細化することが可能となる。また、トランジスタ170は
、第1のゲート電極として機能する導電膜104及び第2のゲート電極として機能する酸
化物半導体膜120bによって囲まれた構造を有するため、トランジスタ170の機械的
強度を高めることができる。
Since the transistor 170 has an s-channel structure, an electric field for inducing a channel can be effectively applied to the oxide semiconductor film 108 by the conductive film 104 functioning as a first gate electrode. improved current drive capability of
High on-current characteristics can be obtained. In addition, since the on-state current can be increased, the transistor 170 can be miniaturized. In addition, since the transistor 170 has a structure surrounded by the conductive film 104 functioning as the first gate electrode and the oxide semiconductor film 120b functioning as the second gate electrode, the mechanical strength of the transistor 170 can be increased. can.

<2-6.トランジスタの構成例5>
次に、図14(A)(B)(C)に示すトランジスタ100と異なる構成例について、
図18(A)(B)(C)を用いて説明する。
<2-6. Configuration Example 5 of Transistor>
Next, structural examples different from the transistor 100 illustrated in FIGS.
Description will be made with reference to FIGS.

図18(A)は、本発明の一態様の半導体装置である、トランジスタ180の上面図で
あり、図18(B)は、図18(A)に示す一点鎖線X1-X2間における切断面の断面
図に相当し、図18(C)は、図18(A)に示す一点鎖線Y1-Y2間における切断面
の断面図に相当する。
18A is a top view of a transistor 180, which is a semiconductor device of one embodiment of the present invention, and FIG. 18B is a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line X1-X2 in FIG. FIG. 18(C) corresponds to a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line Y1-Y2 shown in FIG. 18(A).

トランジスタ180は、基板102上に形成された絶縁膜131と、絶縁膜131上の
絶縁膜132と、絶縁膜132上の酸化物半導体膜108と、酸化物半導体膜108上の
絶縁膜107と、絶縁膜107上の絶縁膜106と、絶縁膜106、107を介して酸化
物半導体膜108と重なる導電膜104と、酸化物半導体膜108、絶縁膜132、及び
導電膜104を覆う絶縁膜133と、絶縁膜133上の絶縁膜116と、絶縁膜133及
び絶縁膜116に設けられる開口部140aを介して、酸化物半導体膜108に接続され
る導電膜112aと、絶縁膜133及び絶縁膜116に設けられる開口部140bを介し
て、酸化物半導体膜108に接続される導電膜112bと、を有する。なお、トランジス
タ180上には、絶縁膜116、導電膜104、導電膜112a、及び導電膜112b、
を覆う絶縁膜118を設けてもよい。
The transistor 180 includes the insulating film 131 formed over the substrate 102, the insulating film 132 over the insulating film 131, the oxide semiconductor film 108 over the insulating film 132, the insulating film 107 over the oxide semiconductor film 108, The insulating film 106 over the insulating film 107, the conductive film 104 overlapping with the oxide semiconductor film 108 with the insulating films 106 and 107 interposed therebetween, and the insulating film 133 covering the oxide semiconductor film 108, the insulating film 132, and the conductive film 104 , the insulating film 116 over the insulating film 133 , the conductive film 112 a connected to the oxide semiconductor film 108 through the opening 140 a provided in the insulating film 133 and the insulating film 116 , and the insulating film 133 and the insulating film 116 . and a conductive film 112b connected to the oxide semiconductor film 108 through the provided opening 140b. Note that the insulating film 116, the conductive film 104, the conductive film 112a, and the conductive film 112b are formed over the transistor 180;
An insulating film 118 may be provided to cover the .

トランジスタ180において、導電膜104は、ゲート電極(トップゲート電極ともい
う)としての機能を有し、導電膜112aは、ソース電極及びドレイン電極の一方の電極
としての機能を有し、導電膜112bは、ソース電極及びドレイン電極の他方の電極とし
ての機能を有する。また、トランジスタ180において、絶縁膜131、132は、酸化
物半導体膜108の下地膜としての機能を有し、絶縁膜107、106は、ゲート絶縁膜
としての機能を有する。また、図18(A)(B)(C)に示すように、トランジスタ1
80は、トップゲート型のシングルゲートのトランジスタである。このように、本発明の
一態様の半導体装置には、ボトムゲート型、デュアルゲート型、トップゲート型等の様々
な構造のトランジスタを適用することができる。
In the transistor 180, the conductive film 104 functions as a gate electrode (also referred to as a top gate electrode), the conductive film 112a functions as one of a source electrode and a drain electrode, and the conductive film 112b functions as , as the other electrode of the source electrode and the drain electrode. In the transistor 180, the insulating films 131 and 132 function as base films for the oxide semiconductor film 108, and the insulating films 107 and 106 function as gate insulating films. Further, as shown in FIGS. 18A, 18B, and 18C, the transistor 1
80 is a top gate type single gate transistor. In this manner, transistors with various structures such as a bottom-gate transistor, a dual-gate transistor, and a top-gate transistor can be applied to the semiconductor device of one embodiment of the present invention.

<2-7.トランジスタの構成例6>
次に、図14(A)(B)(C)に示すトランジスタ100と異なる構成例について、
図19(A)(B)(C)(D)を用いて説明する。
<2-7. Configuration Example 6 of Transistor>
Next, structural examples different from the transistor 100 illustrated in FIGS.
Description will be made with reference to FIGS.

図19(A)(B)(C)(D)は、図14(B)(C)に示すトランジスタ100の
変形例の断面図である。
19A, 19B, 19C, and 19D are cross-sectional views of modifications of the transistor 100 shown in FIGS. 14B and 14C.

図19(A)(B)に示すトランジスタ100Aは、図14(B)(C)に示すトラン
ジスタ100が有する酸化物半導体膜108を3層の積層構造としている。より具体的に
は、トランジスタ100Aが有する酸化物半導体膜108は、酸化物半導体膜108aと
、酸化物半導体膜108bと、酸化物半導体膜108cと、を有する。
In a transistor 100A illustrated in FIGS. 19A and 19B, the oxide semiconductor film 108 included in the transistor 100 illustrated in FIGS. 14B and 14C has a stacked-layer structure of three layers. More specifically, the oxide semiconductor film 108 included in the transistor 100A includes an oxide semiconductor film 108a, an oxide semiconductor film 108b, and an oxide semiconductor film 108c.

図19(C)(D)に示すトランジスタ100Bは、図14(B)(C)に示すトラン
ジスタ100が有する酸化物半導体膜108を2層の積層構造としている。より具体的に
は、トランジスタ100Bが有する酸化物半導体膜108は、酸化物半導体膜108bと
、酸化物半導体膜108cと、を有する。
A transistor 100B illustrated in FIGS. 19C and 19D has a two-layer structure of the oxide semiconductor film 108 included in the transistor 100 illustrated in FIGS. More specifically, the oxide semiconductor film 108 included in the transistor 100B includes an oxide semiconductor film 108b and an oxide semiconductor film 108c.

ここで、酸化物半導体膜108及び酸化物半導体膜108に接する絶縁膜のバンド構造
について、図20を用いて説明する。
Here, band structures of the oxide semiconductor film 108 and the insulating film in contact with the oxide semiconductor film 108 are described with reference to FIGS.

図20(A)は、絶縁膜107、酸化物半導体膜108a、108b、108c、及び
絶縁膜114を有する積層構造の膜厚方向のバンド構造の一例である。また、図20(B
)は、絶縁膜107、酸化物半導体膜108b、108c、及び絶縁膜114を有する積
層構造の膜厚方向のバンド構造の一例である。なお、バンド構造は、理解を容易にするた
め絶縁膜107、酸化物半導体膜108a、108b、108c、及び絶縁膜114の伝
導帯下端のエネルギー準位(Ec)を示す。
FIG. 20A illustrates an example of a band structure in the thickness direction of a stacked-layer structure including the insulating film 107, the oxide semiconductor films 108a, 108b, and 108c, and the insulating film 114. FIG. Moreover, FIG.
) is an example of a band structure in the thickness direction of a stacked-layer structure including the insulating film 107, the oxide semiconductor films 108b and 108c, and the insulating film 114. FIG. Note that the band structure shows energy levels (Ec) at the bottom of the conduction band of the insulating film 107, the oxide semiconductor films 108a, 108b, and 108c, and the insulating film 114 for easy understanding.

また、図20(A)は、絶縁膜107、114として酸化シリコン膜を用い、酸化物半
導体膜108aとして金属元素の原子数比をIn:Ga:Zn=1:3:2の金属酸化物
ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用い、酸化物半導体膜108bとして金
属元素の原子数比をIn:Ga:Zn=1:1:1の金属酸化物ターゲットを用いて形成
される酸化物半導体膜を用い、酸化物半導体膜108cとして金属元素の原子数比をIn
:Ga:Zn=1:3:2の金属酸化物ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を
用いる構成のバンド図である。
In addition, in FIG. 20A, silicon oxide films are used as the insulating films 107 and 114, and a metal oxide target with an atomic ratio of metal elements of In:Ga:Zn=1:3:2 is used as the oxide semiconductor film 108a. and the oxide semiconductor film 108b is formed using a metal oxide target in which the atomic ratio of the metal elements is In:Ga:Zn=1:1:1. A semiconductor film is used, and the atomic ratio of the metal element is set to In for the oxide semiconductor film 108c.
1 is a band diagram of a structure using an oxide semiconductor film formed using a metal oxide target of :Ga:Zn=1:3:2; FIG.

また、図20(B)は、絶縁膜107、114として酸化シリコン膜を用い、酸化物半
導体膜108bとして金属元素の原子数比をIn:Ga:Zn=1:1:1の金属酸化物
ターゲットを用いて形成される酸化物半導体膜を用い、酸化物半導体膜108cとして金
属元素の原子数比をIn:Ga:Zn=1:3:2の金属酸化物ターゲットを用いて形成
される金属酸化膜を用いる構成のバンド図である。
In FIG. 20B, a silicon oxide film is used as the insulating films 107 and 114, and a metal oxide target with an atomic ratio of metal elements of In:Ga:Zn=1:1:1 is used as the oxide semiconductor film 108b. and the oxide semiconductor film 108c is formed using a metal oxide target in which the atomic ratio of the metal elements is In:Ga:Zn=1:3:2. FIG. 4 is a band diagram of a configuration using a membrane;

図20(A)(B)に示すように、酸化物半導体膜108a、108b、108cにお
いて、伝導帯下端のエネルギー準位はなだらかに変化する。換言すると、連続的に変化ま
たは連続接合するともいうことができる。このようなバンド構造を有するためには、酸化
物半導体膜108aと酸化物半導体膜108bとの界面、または酸化物半導体膜108b
と酸化物半導体膜108cとの界面において、トラップ中心や再結合中心のような欠陥準
位を形成するような不純物が存在しないとする。
As shown in FIGS. 20A and 20B, the energy levels at the bottom of the conduction band gradually change in the oxide semiconductor films 108a, 108b, and 108c. In other words, it can be said that it changes continuously or joins continuously. In order to have such a band structure, the interface between the oxide semiconductor films 108a and 108b or the oxide semiconductor film 108b
and the oxide semiconductor film 108c, there is no impurity that forms a defect level such as a trap center or a recombination center.

酸化物半導体膜108a、108b、108cに連続接合を形成するためには、ロード
ロック室を備えたマルチチャンバー方式の成膜装置(スパッタリング装置)を用いて各膜
を大気に触れさせることなく連続して積層すればよい。
In order to form continuous junctions in the oxide semiconductor films 108a, 108b, and 108c, a multi-chamber deposition apparatus (sputtering apparatus) equipped with a load-lock chamber is used to continuously form the films without exposure to the air. It is sufficient to stack them together.

図20(A)(B)に示す構成とすることで酸化物半導体膜108bがウェル(井戸)
となり、上記積層構造を用いたトランジスタにおいて、チャネル領域が酸化物半導体膜1
08bに形成されることがわかる。
With the structures illustrated in FIGS. 20A and 20B, the oxide semiconductor film 108b serves as a well.
Therefore, in the transistor using the above stacked structure, the channel region is the oxide semiconductor film 1
08b.

なお、酸化物半導体膜108a、108cを形成しない場合に酸化物半導体膜108b
に形成されうるトラップ準位は、上記積層構造とすることで、酸化物半導体膜108a、
108cに形成される。したがって、酸化物半導体膜108bからトラップ準位を離すこ
とができる。
Note that the oxide semiconductor film 108b is formed when the oxide semiconductor films 108a and 108c are not formed.
The trap levels that can be formed in the oxide semiconductor film 108a,
108c. Therefore, the trap level can be separated from the oxide semiconductor film 108b.

また、トラップ準位がチャネル領域として機能する酸化物半導体膜108bの伝導帯下
端のエネルギー準位(Ec)より真空準位に遠くなることがあり、トラップ準位に電子が
蓄積しやすくなってしまう。トラップ準位に電子が蓄積されることで、マイナスの固定電
荷となり、トランジスタのしきい値電圧はプラス方向にシフトしてしまう。したがって、
トラップ準位が酸化物半導体膜108bの伝導帯下端のエネルギー準位(Ec)より真空
準位となるような構成すると好ましい。このようにすることで、トラップ準位に電子が蓄
積しにくくなり、トランジスタのオン電流を増大させることが可能であると共に、電界効
果移動度を高めることができる。
In addition, the trap level might be farther from the vacuum level than the energy level (Ec) at the bottom of the conduction band of the oxide semiconductor film 108b functioning as a channel region, and electrons are likely to be accumulated in the trap level. . When electrons are accumulated in the trap level, they become negative fixed charges, and the threshold voltage of the transistor shifts in the positive direction. therefore,
It is preferable that the trap level is lower than the energy level (Ec) at the bottom of the conduction band of the oxide semiconductor film 108b in the vacuum level. By doing so, it becomes difficult for electrons to be accumulated in the trap level, and it is possible to increase the on-current of the transistor and increase the field effect mobility.

また、図20(A)(B)において、酸化物半導体膜108a、108cは、酸化物半
導体膜108bよりも伝導帯下端のエネルギー準位が真空準位に近く、代表的には、酸化
物半導体膜108bの伝導帯下端のエネルギー準位と、酸化物半導体膜108a、108
cの伝導帯下端のエネルギー準位との差が、0.15eV以上、または0.5eV以上、
かつ2eV以下、または1eV以下である。すなわち、酸化物半導体膜108a、108
cの電子親和力と、酸化物半導体膜108bの電子親和力との差が、0.15eV以上、
または0.5eV以上、かつ2eV以下、または1eV以下である。
20A and 20B, the energy levels at the bottom of the conduction band of the oxide semiconductor films 108a and 108c are closer to the vacuum level than the oxide semiconductor film 108b. The energy level at the bottom of the conduction band of the film 108b and the oxide semiconductor films 108a and 108
The difference between the energy level at the bottom of the conduction band of c is 0.15 eV or more, or 0.5 eV or more,
and 2 eV or less, or 1 eV or less. That is, the oxide semiconductor films 108a and 108
The difference between the electron affinity of c and the electron affinity of the oxide semiconductor film 108b is 0.15 eV or more,
Alternatively, it is 0.5 eV or more and 2 eV or less, or 1 eV or less.

このような構成を有することで、酸化物半導体膜108bが電流の主な経路となり、チ
ャネル領域として機能する。また、酸化物半導体膜108a、108cは、チャネル領域
が形成される酸化物半導体膜108bを構成する金属元素の一種以上から構成される酸化
物半導体膜であるため、酸化物半導体膜108aと酸化物半導体膜108bとの界面、ま
たは酸化物半導体膜180bと酸化物半導体膜108cとの界面において、界面散乱が起
こりにくい。従って、該界面においてはキャリアの動きが阻害されないため、トランジス
タの電界効果移動度が高くなる。
With such a structure, the oxide semiconductor film 108b serves as a main current path and functions as a channel region. In addition, since the oxide semiconductor films 108a and 108c are oxide semiconductor films including one or more metal elements forming the oxide semiconductor film 108b in which the channel region is formed, the oxide semiconductor film 108a and the oxide semiconductor film 108b Interfacial scattering is less likely to occur at the interface with the semiconductor film 108b or the interface between the oxide semiconductor film 180b and the oxide semiconductor film 108c. Therefore, since the movement of carriers is not hindered at the interface, the field effect mobility of the transistor is increased.

また、酸化物半導体膜108a、108cは、チャネル領域の一部として機能すること
を防止するため、導電率が十分に低い材料を用いるものとする。または、酸化物半導体膜
108a、108cには、電子親和力(真空準位と伝導帯下端のエネルギー準位との差)
が酸化物半導体膜108bよりも小さく、伝導帯下端のエネルギー準位が酸化物半導体膜
108bの伝導帯下端エネルギー準位と差分(バンドオフセット)を有する材料を用いる
ものとする。また、ドレイン電圧の大きさに依存したしきい値電圧の差が生じることを抑
制するためには、酸化物半導体膜108a、108cの伝導帯下端のエネルギー準位が、
酸化物半導体膜108bの伝導帯下端のエネルギー準位よりも真空準位に近い材料を用い
ると好適である。例えば、酸化物半導体膜108bの伝導帯下端のエネルギー準位と、酸
化物半導体膜108a、108cの伝導帯下端のエネルギー準位との差が、0.2eV以
上、好ましくは0.5eV以上とすることが好ましい。
Further, a material with sufficiently low conductivity is used for the oxide semiconductor films 108a and 108c in order to prevent them from functioning as part of the channel region. Alternatively, the oxide semiconductor films 108a and 108c have electron affinity (difference between the vacuum level and the energy level at the bottom of the conduction band).
is smaller than that of the oxide semiconductor film 108b, and the energy level of the conduction band bottom is different from that of the oxide semiconductor film 108b (band offset). In order to suppress the occurrence of a difference in threshold voltage depending on the magnitude of the drain voltage, the energy levels at the bottoms of the conduction bands of the oxide semiconductor films 108a and 108c should be
It is preferable to use a material whose energy level is closer to the vacuum level than the energy level at the bottom of the conduction band of the oxide semiconductor film 108b. For example, the difference between the energy level of the bottom of the conduction band of the oxide semiconductor film 108b and the energy level of the bottom of the conduction band of the oxide semiconductor films 108a and 108c is set to be 0.2 eV or more, preferably 0.5 eV or more. is preferred.

また、酸化物半導体膜108a、108cは、膜中にスピネル型の結晶構造が含まれな
いことが好ましい。酸化物半導体膜108a、108cの膜中にスピネル型の結晶構造を
含む場合、該スピネル型の結晶構造と他の領域との界面において、導電膜112a、11
2bの構成元素が酸化物半導体膜108bへ拡散してしまう場合がある。なお、酸化物半
導体膜108a、108cが後述するCAAC-OSである場合、導電膜112a、11
2bの構成元素、例えば、銅元素のブロッキング性が高くなり好ましい。
Further, the oxide semiconductor films 108a and 108c preferably do not have a spinel crystal structure. In the case where the oxide semiconductor films 108a and 108c include a spinel crystal structure, the conductive films 112a and 112a and 112a and 112b are formed at interfaces between the spinel crystal structure and other regions.
The constituent element of 2b might diffuse into the oxide semiconductor film 108b. Note that when the oxide semiconductor films 108a and 108c are CAAC-OS, which will be described later, the conductive films 112a and 112a and 112c are used.
Constituent elements of 2b, such as copper, are preferred because of their high blocking properties.

酸化物半導体膜108a、108cの膜厚は、導電膜112a、112bの構成元素が
酸化物半導体膜108bに拡散することを抑制することのできる膜厚以上であって、絶縁
膜114から酸化物半導体膜108bへの酸素の供給を抑制する膜厚未満とする。例えば
、酸化物半導体膜108a、108cの膜厚が10nm以上であると、導電膜112a、
112bの構成元素が酸化物半導体膜108bへ拡散するのを抑制することができる。ま
た、酸化物半導体膜108a、108cの膜厚を100nm以下とすると、絶縁膜114
、116から酸化物半導体膜108bへ効果的に酸素を供給することができる。
The thicknesses of the oxide semiconductor films 108a and 108c are greater than or equal to the thickness with which the constituent elements of the conductive films 112a and 112b can be prevented from diffusing into the oxide semiconductor film 108b. The thickness of the film 108b is less than the film thickness that suppresses the supply of oxygen to the film 108b. For example, when the thicknesses of the oxide semiconductor films 108a and 108c are 10 nm or more, the conductive films 112a,
The constituent element 112b can be prevented from diffusing into the oxide semiconductor film 108b. Further, when the thickness of the oxide semiconductor films 108a and 108c is set to 100 nm or less, the insulating film 114
, 116 can effectively supply oxygen to the oxide semiconductor film 108b.

酸化物半導体膜108a、108cがIn-M-Zn酸化物であるとき、MとしてTi
、Ga、Y、Zr、La、Ce、Nd、SnまたはHfをInより高い原子数比で有する
ことで、酸化物半導体膜108a、108cのエネルギーギャップを大きく、電子親和力
を小さくしうる。よって、酸化物半導体膜108bとの電子親和力の差を元素Mの組成に
よって制御することが可能となる場合がある。また、Ti、Ga、Y、Zr、La、Ce
、Nd、SnまたはHfは、酸素との結合力が強い金属元素であるため、これらの元素を
Inより高い原子数比で有することで、酸素欠損が生じにくくなる。
When the oxide semiconductor films 108a and 108c are In--M--Zn oxide, M is Ti
, Ga, Y, Zr, La, Ce, Nd, Sn, or Hf at a higher atomic ratio than In, the oxide semiconductor films 108a and 108c can have a large energy gap and a small electron affinity. Therefore, the difference in electron affinity with the oxide semiconductor film 108b can be controlled by the composition of the element M in some cases. In addition, Ti, Ga, Y, Zr, La, Ce
, Nd, Sn, and Hf are metal elements that have a strong bonding force with oxygen, and oxygen vacancies are less likely to occur when these elements have a higher atomic ratio than In.

また、酸化物半導体膜108a、108cがIn-M-Zn酸化物であるとき、Znお
よびOを除いてのInおよびMの原子数比率は、好ましくは、Inが50atomic%
未満、Mが50atomic%より高く、さらに好ましくは、Inが25atomic%
未満、Mが75atomic%より高くする。また、酸化物半導体膜108a、108c
として、酸化ガリウム膜を用いてもよい。
Further, when the oxide semiconductor films 108a and 108c are In--M--Zn oxide, the atomic ratio of In and M excluding Zn and O is preferably 50 atomic %.
less than 50 atomic % of M, more preferably 25 atomic % of In
less than, M higher than 75 atomic %. In addition, the oxide semiconductor films 108a and 108c
Alternatively, a gallium oxide film may be used.

また、酸化物半導体膜108a、108b、108cが、In-M-Zn酸化物の場合
、酸化物半導体膜108bと比較して、酸化物半導体膜108a、108cに含まれるM
の原子数比が大きく、代表的には、酸化物半導体膜108bに含まれる上記原子と比較し
て、1.5倍以上、好ましくは2倍以上、さらに好ましくは3倍以上高い原子数比である
Further, when the oxide semiconductor films 108a, 108b, and 108c are In--M--Zn oxides, M contained in the oxide semiconductor films 108a and 108c is higher than that in the oxide semiconductor film 108b.
Typically, the atomic ratio is 1.5 times or more, preferably 2 times or more, more preferably 3 times or more that of the above atoms contained in the oxide semiconductor film 108b. be.

また、酸化物半導体膜108a、108b、108cが、In-M-Zn酸化物の場合
、酸化物半導体膜108bをIn:M:Zn=x:y:z[原子数比]、酸化物半
導体膜108a、108cをIn:M:Zn=x:y:z[原子数比]とすると、
/xがy/xよりも大きく、好ましくは、y/xがy/xよりも1.
5倍以上である。より好ましくは、y/xがy/xよりも2倍以上大きく、さら
に好ましくは、y/xがy/xよりも3倍以上または4倍以上大きい。このとき
、酸化物半導体膜108bにおいて、yがx以上であると、酸化物半導体膜108b
を用いるトランジスタに安定した電気特性を付与できるため好ましい。ただし、yがx
の3倍以上になると、酸化物半導体膜108bを用いるトランジスタの電界効果移動度
が低下してしまうため、yはxの3倍未満であると好ましい。
In the case where the oxide semiconductor films 108a, 108b, and 108c are In--M--Zn oxide, the oxide semiconductor film 108b is oxidized with In:M:Zn= x.sub.1 : y.sub.1 : z.sub.1 [atomic ratio]. When the material semiconductor films 108a and 108c are In:M:Zn=x 2 :y 2 :z 2 [atomic number ratio],
y 2 /x 2 is greater than y 1 /x 1 , preferably y 2 /x 2 is greater than y 1 /x 1 by 1.
5 times or more. More preferably, y 2 /x 2 is two times or more larger than y 1 /x 1 , and still more preferably y 2 /x 2 is three times or more or four times larger than y 1 /x 1 . At this time, in the oxide semiconductor film 108b, when y1 is greater than or equal to x1 , the oxide semiconductor film 108b
is preferable because stable electrical characteristics can be imparted to a transistor using . However, y 1 is x
If it is three times or more than 1 , the field-effect mobility of the transistor including the oxide semiconductor film 108b is reduced; therefore, y1 is preferably less than three times x1 .

酸化物半導体膜108bがIn-M-Zn酸化物の場合、酸化物半導体膜108bを成
膜するために用いるターゲットにおいて、金属元素の原子数比をIn:M:Zn=x
:zとすると/yは、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であって
、z/yは、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。なお
、z/yを1以上6以下とすることで、酸化物半導体膜108bとして後述のCAA
C-OSが形成されやすくなる。ターゲットの金属元素の原子数比の代表例としては、I
n:M:Zn=1:1:1、In:M:Zn=1:1:1.2、In:M:Zn=3:1
:2等がある。
When the oxide semiconductor film 108b is an In-M-Zn oxide, the atomic ratio of the metal elements in the target used for forming the oxide semiconductor film 108b is In:M:Zn=x 1 :
When y 1 : z 1 , x 1 /y 1 is 1/3 or more and 6 or less, further 1 or more and 6 or less, and z 1 /y 1 is 1/3 or more and 6 or less, further 1 or more It is preferably 6 or less. Note that when z 1 /y 1 is set to 1 or more and 6 or less, the oxide semiconductor film 108 b can be a CAA film, which will be described later.
C-OS is easily formed. A representative example of the atomic ratio of the metal elements in the target is I
n:M:Zn=1:1:1, In:M:Zn=1:1:1.2, In:M:Zn=3:1
: There are 2nd class.

また、酸化物半導体膜108a、108cがIn-M-Zn酸化物の場合、酸化物半導
体膜108a、108cを成膜するために用いるターゲットにおいて、金属元素の原子数
比をIn:M:Zn=x:y:zとすると/y<x/yであって、z
/yは、1/3以上6以下、さらには1以上6以下であることが好ましい。また、イ
ンジウムに対するMの原子数比率を大きくすることで、酸化物半導体膜108a、108
cのエネルギーギャップを大きく、電子親和力を小さくすることが可能であるため、y
/xを3以上、または4以上とすることが好ましい。ターゲットの金属元素の原子数比
の代表例としては、In:M:Zn=1:3:2、In:M:Zn=1:3:4、In:
M:Zn=1:3:5、In:M:Zn=1:3:6、In:M:Zn=1:4:2、I
n:M:Zn=1:4:4、In:M:Zn=1:4:5、In:M:Zn=1:5:5
等がある。
In the case where the oxide semiconductor films 108a and 108c are In--M--Zn oxides, the atomic ratio of the metal elements in the targets used for forming the oxide semiconductor films 108a and 108c is In:M:Zn. x 2 : y 2 : z 2 , then x 2 /y 2 <x 1 /y 1 and z
2 / y2 is preferably ⅓ or more and 6 or less, more preferably 1 or more and 6 or less. Further, by increasing the atomic ratio of M to indium, the oxide semiconductor films 108a and 108
Since it is possible to increase the energy gap of c and decrease the electron affinity, y 2
/x 2 is preferably 3 or more, or 4 or more. Typical examples of atomic ratios of metal elements in the target are In:M:Zn=1:3:2, In:M:Zn=1:3:4, In:
M:Zn=1:3:5, In:M:Zn=1:3:6, In:M:Zn=1:4:2, I
n:M:Zn=1:4:4, In:M:Zn=1:4:5, In:M:Zn=1:5:5
etc.

また、酸化物半導体膜108a、108cがIn-M酸化物の場合、Mとして2価の金
属原子(例えば、亜鉛など)を含まない構成とすることで、スピネル型の結晶構造を含有
しない酸化物半導体膜108a、108cを形成することができる。また、酸化物半導体
膜108a、108cとしては、例えば、In-Ga酸化物膜を用いることができる。該
In-Ga酸化物としては、例えば、In-Ga金属酸化物ターゲット(In:Ga=7
:93)を用いて、スパッタリング法により形成することができる。また、酸化物半導体
膜108a、108cを、DC放電を用いたスパッタリング法で成膜するためには、In
:M=x:y[原子数比]としたときに、y/(x+y)を0.96以下、好ましくは0
.95以下、例えば0.93とするとよい。
Further, in the case where the oxide semiconductor films 108a and 108c are In—M oxides, M does not contain a divalent metal atom (eg, zinc), so that the oxide does not have a spinel crystal structure. Semiconductor films 108a and 108c can be formed. For example, an In—Ga oxide film can be used as the oxide semiconductor films 108a and 108c. As the In--Ga oxide, for example, an In--Ga metal oxide target (In:Ga=7
: 93) and can be formed by a sputtering method. In order to form the oxide semiconductor films 108a and 108c by a sputtering method using DC discharge, In
: When M = x: y [atomic ratio], y / (x + y) is 0.96 or less, preferably 0
. 95 or less, for example, 0.93.

なお、酸化物半導体膜108a、108b、108cの原子数比は、それぞれ上記の原
子数比のプラスマイナス40%変動する場合がある。
Note that the atomic ratios of the oxide semiconductor films 108a, 108b, and 108c may vary by plus or minus 40% from the above atomic ratio.

また、本実施の形態に係るトランジスタは、上記の構造のそれぞれを自由に組み合わせ
ることが可能である。
Further, each of the above structures can be freely combined with the transistor according to this embodiment.

<2-8.半導体装置の作製方法1>
次に、トランジスタ100の作製方法について、図21及び図22を用いて説明する。
なお、図21及び図22は、半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
<2-8. Semiconductor Device Manufacturing Method 1>
Next, a method for manufacturing the transistor 100 is described with reference to FIGS.
21 and 22 are cross-sectional views illustrating a method for manufacturing a semiconductor device.

まず、基板102上に導電膜を形成し、該導電膜をリソグラフィ工程及びエッチング工
程を行い加工して、ゲート電極として機能する導電膜104を形成する(図21(A)参
照)。
First, a conductive film is formed over a substrate 102 and processed by a lithography step and an etching step to form a conductive film 104 functioning as a gate electrode (see FIG. 21A).

本実施の形態では、基板102としてガラス基板を用い、ゲート電極として機能する導
電膜104として厚さ100nmのタングステン膜をスパッタリング法で形成する。
In this embodiment mode, a glass substrate is used as the substrate 102, and a tungsten film with a thickness of 100 nm is formed by a sputtering method as the conductive film 104 functioning as a gate electrode.

次に、導電膜104上にゲート絶縁膜として機能する絶縁膜106、107を形成する
(図21(B)参照)。
Next, insulating films 106 and 107 functioning as gate insulating films are formed over the conductive film 104 (see FIG. 21B).

本実施の形態では、PECVD法により、絶縁膜106として厚さ400nmの窒化シ
リコン膜を形成し、絶縁膜107として厚さ50nmの酸化窒化シリコン膜を形成する。
In this embodiment mode, a silicon nitride film with a thickness of 400 nm is formed as the insulating film 106 and a silicon oxynitride film with a thickness of 50 nm is formed as the insulating film 107 by a PECVD method.

なお、絶縁膜106は、窒化シリコン膜の積層構造とする。具体的には、絶縁膜106
を、第1の窒化シリコン膜と、第2の窒化シリコン膜と、第3の窒化シリコン膜との3層
積層構造とすることができる。該3層積層構造の一例としては、以下のように形成するこ
とができる。
Note that the insulating film 106 has a stacked structure of silicon nitride films. Specifically, the insulating film 106
can have a three-layer structure of a first silicon nitride film, a second silicon nitride film, and a third silicon nitride film. An example of the three-layer laminated structure can be formed as follows.

第1の窒化シリコン膜としては、例えば、流量200sccmのシラン、流量2000
sccmの窒素、及び流量100sccmのアンモニアガスを原料ガスとしてPE-CV
D装置の反応室に供給し、反応室内の圧力を100Paに制御し、27.12MHzの高
周波電源を用いて2000Wの電力を供給して、厚さが50nmとなるように形成すれば
よい。
As the first silicon nitride film, for example, silane at a flow rate of 200 sccm and a flow rate of 2000 sccm are used.
PE-CV using sccm nitrogen and ammonia gas at a flow rate of 100 sccm as raw material gases
It may be formed to a thickness of 50 nm by supplying power to the reaction chamber of apparatus D, controlling the pressure in the reaction chamber to 100 Pa, and supplying power of 2000 W using a high frequency power supply of 27.12 MHz.

第2の窒化シリコン膜としては、流量200sccmのシラン、流量2000sccm
の窒素、及び流量2000sccmのアンモニアガスを原料ガスとしてPECVD装置の
反応室に供給し、反応室内の圧力を100Paに制御し、27.12MHzの高周波電源
を用いて2000Wの電力を供給して、厚さが300nmとなるように形成すればよい。
As the second silicon nitride film, silane at a flow rate of 200 sccm and a flow rate of 2000 sccm were used.
of nitrogen and ammonia gas at a flow rate of 2000 sccm are supplied to the reaction chamber of the PECVD apparatus as raw material gases, the pressure in the reaction chamber is controlled at 100 Pa, and power of 2000 W is supplied using a high frequency power supply of 27.12 MHz to increase the thickness. It may be formed so as to have a thickness of 300 nm.

第3の窒化シリコン膜としては、流量200sccmのシラン、及び流量5000sc
cmの窒素を原料ガスとしてPECVD装置の反応室に供給し、反応室内の圧力を100
Paに制御し、27.12MHzの高周波電源を用いて2000Wの電力を供給して、厚
さが50nmとなるように形成すればよい。
As the third silicon nitride film, silane at a flow rate of 200 sccm and a flow rate of 5000 sccm were used.
cm of nitrogen as a raw material gas is supplied to the reaction chamber of the PECVD apparatus, and the pressure in the reaction chamber is set to 100.
The film may be formed to have a thickness of 50 nm by controlling to Pa and supplying power of 2000 W using a high frequency power source of 27.12 MHz.

なお、上記第1の窒化シリコン膜、第2の窒化シリコン膜、及び第3の窒化シリコン膜
形成時の基板温度は350℃とすることができる。
Note that the substrate temperature during the formation of the first silicon nitride film, the second silicon nitride film, and the third silicon nitride film can be set to 350.degree.

絶縁膜106を、窒化シリコン膜の3層の積層構造とすることで、例えば、導電膜10
4に銅(Cu)を含む導電膜を用いる場合において、以下の効果を奏する。
By forming the insulating film 106 to have a laminated structure of three layers of silicon nitride films, for example, the conductive film 10
When a conductive film containing copper (Cu) is used for 4, the following effects are obtained.

第1の窒化シリコン膜は、導電膜104からの銅(Cu)元素の拡散を抑制することが
できる。第2の窒化シリコン膜は、水素を放出する機能を有し、ゲート絶縁膜として機能
する絶縁膜の耐圧を向上させることができる。第3の窒化シリコン膜は、第3の窒化シリ
コン膜からの水素放出が少なく、且つ第2の窒化シリコン膜からの放出される水素の拡散
を抑制することができる。
The first silicon nitride film can suppress diffusion of copper (Cu) elements from the conductive film 104 . The second silicon nitride film has a function of releasing hydrogen and can improve the withstand voltage of the insulating film functioning as the gate insulating film. The third silicon nitride film releases less hydrogen from the third silicon nitride film and can suppress the diffusion of hydrogen released from the second silicon nitride film.

絶縁膜107としては、後に形成される酸化物半導体膜108との界面特性を向上させ
るため、酸素を含む絶縁膜で形成されると好ましい。
The insulating film 107 is preferably formed using an insulating film containing oxygen in order to improve interface characteristics with the oxide semiconductor film 108 which is formed later.

次に、絶縁膜107上に酸化物半導体膜108を形成する(図21(C)参照)。 Next, an oxide semiconductor film 108 is formed over the insulating film 107 (see FIG. 21C).

本実施の形態では、In-Ga-Zn金属酸化物ターゲット(In:Ga:Zn=1:
1:1.2(原子数比))を用いて、スパッタリング法により酸化物半導体膜を成膜し、
該酸化物半導体膜上にリソグラフィ工程によりマスクを形成し、該酸化物半導体膜を所望
の領域に加工することで島状の酸化物半導体膜108を形成する。
In this embodiment, an In--Ga--Zn metal oxide target (In:Ga:Zn=1:
1:1.2 (atomic ratio)) to form an oxide semiconductor film by a sputtering method,
A mask is formed over the oxide semiconductor film by a lithography process, and the oxide semiconductor film is processed into desired regions, whereby the island-shaped oxide semiconductor film 108 is formed.

酸化物半導体膜108の形成後、150℃以上基板の歪み点未満、好ましくは200℃
以上450℃以下、さらに好ましくは300℃以上450℃以下の加熱処理を行ってもよ
い。ここでの加熱処理は、酸化物半導体膜の高純度化処理の一つであり、酸化物半導体膜
108に含まれる水素、水等を低減することができる。なお、水素、水等の低減を目的と
した加熱処理は、酸化物半導体膜108を島状に加工する前に行ってもよい。
After the oxide semiconductor film 108 is formed, the temperature is 150° C. or more and less than the strain point of the substrate, preferably 200° C.
Heat treatment may be performed at 300° C. or higher and 450° C. or lower, more preferably 300° C. or higher and 450° C. or lower. The heat treatment here is one of treatments for purifying the oxide semiconductor film, and can reduce hydrogen, water, and the like contained in the oxide semiconductor film 108 . Note that heat treatment for reducing hydrogen, water, and the like may be performed before the oxide semiconductor film 108 is processed into an island shape.

酸化物半導体膜108への加熱処理は、ガスベーク炉、電気炉、RTA装置等を用いる
ことができる。RTA装置を用いることで、短時間に限り基板の歪み点以上の温度で熱処
理を行うことができる。そのため、加熱時間を短縮することが可能となる。
For heat treatment of the oxide semiconductor film 108, a gas baking furnace, an electric furnace, an RTA apparatus, or the like can be used. By using the RTA apparatus, heat treatment can be performed at a temperature higher than the strain point of the substrate for a short period of time. Therefore, it becomes possible to shorten the heating time.

なお、酸化物半導体膜108への加熱処理は、窒素ガス、酸素ガス、超乾燥空気(Cl
ean Dry Air:CDAともいう。CDAとは、水の含有量が20ppm以下、
好ましくは1ppm以下、好ましくは10ppb以下の空気である。)、または希ガス(
アルゴン、ヘリウム等)の雰囲気下で行えばよい。なお、上記窒素ガス、酸素ガス、CD
A、または希ガスに水素、水等が含まれないことが好ましい。
Note that the heat treatment of the oxide semiconductor film 108 includes nitrogen gas, oxygen gas, ultra-dry air (Cl
EAN Dry Air: Also called CDA. CDA means that the water content is 20 ppm or less,
The air is preferably 1 ppm or less, preferably 10 ppb or less. ), or noble gases (
argon, helium, etc.) atmosphere. In addition, the above nitrogen gas, oxygen gas, CD
It is preferable that A or the rare gas does not contain hydrogen, water, or the like.

例えば、上記窒素ガス、酸素ガス、またはCDAの純度を高めると好ましい。具体的に
は、窒素ガス、酸素ガス、またはCDAの純度を、6N(99.9999%)または7N
(99.99999%)とすればよい。また、窒素ガス、酸素ガス、またはCDAの露点
が-60℃以下、好ましくは-100℃以下にまで高純度化したガスを用いることで酸化
物半導体膜108に水分等が取り込まれることを可能な限り防ぐことができる。
For example, it is preferable to increase the purity of the nitrogen gas, oxygen gas, or CDA. Specifically, the purity of nitrogen gas, oxygen gas, or CDA is 6N (99.9999%) or 7N
(99.99999%). In addition, by using a nitrogen gas, an oxygen gas, or a highly purified gas with a dew point of CDA of −60° C. or lower, preferably −100° C. or lower, moisture or the like can be taken into the oxide semiconductor film 108 . as long as it can be prevented.

また、酸化物半導体膜108を窒素または希ガス雰囲気で加熱処理した後、酸素または
CDA雰囲気で加熱してもよい。この結果、酸化物半導体膜108中に含まれる水素、水
等を脱離させると共に、酸化物半導体膜108中に酸素を供給することができる。この結
果、酸化物半導体膜108中に含まれる酸素欠損量を低減することができる。
Alternatively, the oxide semiconductor film 108 may be heat-treated in a nitrogen or rare gas atmosphere and then heated in an oxygen or CDA atmosphere. As a result, hydrogen, water, and the like contained in the oxide semiconductor film 108 can be released and oxygen can be supplied to the oxide semiconductor film 108 . As a result, the amount of oxygen vacancies in the oxide semiconductor film 108 can be reduced.

また、スパッタリング法で酸化物半導体膜を形成する場合、スパッタリングガスには、
希ガス(代表的にはアルゴン)、酸素、または希ガス及び酸素の混合ガスが適宜用いられ
る。なお、混合ガスの場合、希ガスに対して酸素のガス比を高めることが好ましい。また
、スパッタリングガスの高純度化も必要である。例えば、スパッタリングガスとして用い
る酸素ガスやアルゴンガスは、露点が-60℃以下、好ましくは-100℃以下にまで高
純度化したガスを用いることで酸化物半導体膜108に水分等が取り込まれることを可能
な限り防ぐことができる。
Further, when an oxide semiconductor film is formed by a sputtering method, the sputtering gas includes
A rare gas (typically argon), oxygen, or a mixed gas of a rare gas and oxygen is appropriately used. In the case of the mixed gas, it is preferable to increase the gas ratio of oxygen to the rare gas. Also, the sputtering gas must be highly purified. For example, an oxygen gas or an argon gas used as a sputtering gas is highly purified to have a dew point of −60° C. or lower, preferably −100° C. or lower, so that the oxide semiconductor film 108 does not absorb moisture or the like. prevent as much as possible.

また、スパッタリング法で酸化物半導体膜108を形成する場合、スパッタリング装置
におけるチャンバーを、酸化物半導体膜108にとって不純物となる水等を可能な限り除
去すべくクライオポンプのような吸着式の真空排気ポンプを用いて、高真空排気(5×1
-7Paから1×10-4Pa程度まで)することが好ましい。または、ターボ分子ポ
ンプとコールドトラップを組み合わせて排気系からチャンバー内に気体、特に炭素または
水素を含む気体が逆流しないようにしておくことが好ましい。
In the case of forming the oxide semiconductor film 108 by a sputtering method, a chamber of a sputtering apparatus is equipped with an adsorption-type vacuum pump such as a cryopump in order to remove water and the like, which are impurities in the oxide semiconductor film 108, as much as possible. is used to evacuate to a high vacuum (5 x 1
0 −7 Pa to 1×10 −4 Pa). Alternatively, it is preferable to prevent backflow of gas, especially gas containing carbon or hydrogen, from the exhaust system into the chamber by combining a turbomolecular pump and a cold trap.

次に、絶縁膜107及び酸化物半導体膜108上に導電膜を形成し、当該導電膜を所望
の形状に加工することで、導電膜112a、112bを形成する(図21(D)参照)。
Next, a conductive film is formed over the insulating film 107 and the oxide semiconductor film 108 and processed into a desired shape, so that the conductive films 112a and 112b are formed (see FIG. 21D).

本実施の形態においては、導電膜112a、112bとして、厚さ50nmのタングス
テン膜と、厚さ400nmのアルミニウム膜と、厚さ100nmのチタン膜と、を順に形
成する。なお、導電膜112a、112bの形成方法としては、スパッタリング法を用い
ればよい。
In this embodiment, as the conductive films 112a and 112b, a 50-nm-thick tungsten film, a 400-nm-thick aluminum film, and a 100-nm-thick titanium film are formed in this order. Note that a sputtering method may be used as a method for forming the conductive films 112a and 112b.

また、導電膜112a、112bの形成後に、酸化物半導体膜108の表面を洗浄する
工程を行ってもよい。酸化物半導体膜108の表面を洗浄する方法としては、例えば、リ
ン酸水溶液等を用いればよい。なお、導電膜112a、112bを形成する工程、または
上記酸化物半導体膜108の表面を洗浄する工程において、酸化物半導体膜108の表面
の一部に凹部が形成される場合がある。
Further, a step of cleaning the surface of the oxide semiconductor film 108 may be performed after the conductive films 112a and 112b are formed. As a method for cleaning the surface of the oxide semiconductor film 108, for example, an aqueous phosphoric acid solution or the like may be used. Note that in the step of forming the conductive films 112 a and 112 b or the step of cleaning the surface of the oxide semiconductor film 108 , a depression may be formed in part of the surface of the oxide semiconductor film 108 in some cases.

以上の工程でトランジスタ100が形成される。 The transistor 100 is formed through the above steps.

次に、トランジスタ100上に、具体的には酸化物半導体膜108、及び導電膜112
a、112b上にトランジスタ100の保護絶縁膜として機能する絶縁膜114、116
を形成する(図22(A)参照)。
Next, specifically, the oxide semiconductor film 108 and the conductive film 112 are formed over the transistor 100 .
Insulating films 114 and 116 functioning as protective insulating films of the transistor 100 over a and 112b
is formed (see FIG. 22(A)).

なお、絶縁膜114を形成した後、大気に曝すことなく、連続的に絶縁膜116を形成
することが好ましい。絶縁膜114を形成後、大気開放せず、原料ガスの流量、圧力、高
周波電力及び基板温度の一以上を調整して、絶縁膜116を連続的に形成することで、絶
縁膜114と絶縁膜116の界面において大気成分由来の不純物濃度を低減することがで
きるとともに、絶縁膜114、116に含まれる酸素を酸化物半導体膜108に移動させ
ることが可能となり、酸化物半導体膜108の酸素欠損量を低減することが可能となる。
Note that the insulating film 116 is preferably formed continuously without exposure to the air after the insulating film 114 is formed. After forming the insulating film 114, the insulating film 114 and the insulating film are continuously formed by adjusting one or more of the source gas flow rate, pressure, high-frequency power, and substrate temperature without exposing to the atmosphere. 116, the concentration of impurities derived from atmospheric components can be reduced, oxygen contained in the insulating films 114 and 116 can be transferred to the oxide semiconductor film 108, and the amount of oxygen vacancies in the oxide semiconductor film 108 can be increased. can be reduced.

例えば、絶縁膜114として、PECVD法を用いて、酸化窒化シリコン膜を形成する
ことができる。この場合、原料ガスとしては、シリコンを含む堆積性気体及び酸化性気体
を用いることが好ましい。シリコンを含む堆積性気体の代表例としては、シラン、ジシラ
ン、トリシラン、フッ化シラン等がある。酸化性気体としては、一酸化二窒素、二酸化窒
素等がある。また、上記の堆積性気体の流量に対して酸化性気体の流量を20倍より大き
く100倍未満、好ましくは40倍以上80倍以下とし、処理室内の圧力を100Pa未
満、好ましくは50Pa以下とするPECVD法を用いることで、絶縁膜114が、窒素
を含み、且つ欠陥量の少ない絶縁膜となる。
For example, a silicon oxynitride film can be formed as the insulating film 114 by a PECVD method. In this case, a deposition gas containing silicon and an oxidizing gas are preferably used as source gases. Typical examples of deposition gases containing silicon include silane, disilane, trisilane, and fluorinated silane. The oxidizing gas includes dinitrogen monoxide, nitrogen dioxide, and the like. Further, the flow rate of the oxidizing gas is more than 20 times and less than 100 times, preferably 40 times to 80 times, the flow rate of the deposition gas, and the pressure in the processing chamber is less than 100 Pa, preferably 50 Pa or less. By using the PECVD method, the insulating film 114 becomes an insulating film containing nitrogen and having a small number of defects.

本実施の形態においては、絶縁膜114として、基板102を保持する温度を220℃
とし、流量50sccmのシラン及び流量2000sccmの一酸化二窒素を原料ガスと
し、処理室内の圧力を20Paとし、平行平板電極に供給する高周波電力を13.56M
Hz、100W(電力密度としては1.6×10-2W/cm)とするPECVD法を
用いて、酸化窒化シリコン膜を形成する。
In this embodiment, the insulating film 114 holds the substrate 102 at a temperature of 220.degree.
silane at a flow rate of 50 sccm and dinitrogen monoxide at a flow rate of 2000 sccm are used as raw material gases, the pressure in the processing chamber is set to 20 Pa, and the high-frequency power supplied to the parallel plate electrodes is 13.56 M.
A silicon oxynitride film is formed by PECVD at Hz and 100 W (1.6×10 −2 W/cm 2 as power density).

絶縁膜116としては、PECVD装置の真空排気された処理室内に載置された基板を
180℃以上280℃以下、さらに好ましくは200℃以上240℃以下に保持し、処理
室に原料ガスを導入して処理室内における圧力を100Pa以上250Pa以下、さらに
好ましくは100Pa以上200Pa以下とし、処理室内に設けられる電極に0.17W
/cm以上0.5W/cm以下、さらに好ましくは0.25W/cm以上0.35
W/cm以下の高周波電力を供給する条件により、酸化シリコン膜または酸化窒化シリ
コン膜を形成する。
As the insulating film 116, a substrate placed in an evacuated treatment chamber of a PECVD apparatus is held at 180° C. to 280° C., preferably 200° C. to 240° C., and a source gas is introduced into the treatment chamber. The pressure in the processing chamber is set to 100 Pa or more and 250 Pa or less, more preferably 100 Pa or more and 200 Pa or less.
/cm 2 or more and 0.5 W/cm 2 or less, more preferably 0.25 W/cm 2 or more and 0.35
A silicon oxide film or a silicon oxynitride film is formed under conditions for supplying high-frequency power of W/cm 2 or less.

絶縁膜116の成膜条件として、上記圧力の反応室において上記パワー密度の高周波電
力を供給することで、プラズマ中で原料ガスの分解効率が高まり、酸素ラジカルが増加し
、原料ガスの酸化が進むため、絶縁膜116中における酸素含有量が化学量論的組成より
も多くなる。一方、基板温度が、上記温度で形成された膜では、シリコンと酸素の結合力
が弱いため、後の工程の加熱処理により膜中の酸素の一部が脱離する。この結果、化学量
論的組成を満たす酸素よりも多くの酸素を含み、加熱により酸素の一部が脱離する酸化物
絶縁膜を形成することができる。
As a condition for forming the insulating film 116, by supplying high-frequency power with the above-mentioned power density in the reaction chamber with the above-mentioned pressure, the decomposition efficiency of the raw material gas increases in the plasma, oxygen radicals increase, and oxidation of the raw material gas progresses. Therefore, the oxygen content in the insulating film 116 is higher than the stoichiometric composition. On the other hand, since the bonding force between silicon and oxygen is weak in the film formed at the substrate temperature above, part of the oxygen in the film is released by heat treatment in a later step. As a result, an oxide insulating film that contains more oxygen than the stoichiometric composition and from which part of the oxygen is released by heating can be formed.

なお、絶縁膜116の形成工程において、絶縁膜114が酸化物半導体膜108の保護
膜となる。したがって、酸化物半導体膜108へのダメージを低減しつつ、パワー密度の
高い高周波電力を用いて絶縁膜116を形成することができる。
Note that in the step of forming the insulating film 116 , the insulating film 114 serves as a protective film for the oxide semiconductor film 108 . Therefore, the insulating film 116 can be formed using high-density high-frequency power while reducing damage to the oxide semiconductor film 108 .

なお、絶縁膜116の成膜条件において、酸化性気体に対するシリコンを含む堆積性気
体の流量を増加することで、絶縁膜116の欠陥量を低減することが可能である。代表的
には、ESR測定により、シリコンのダングリングボンドに由来するg=2.001に現
れる信号のスピン密度が6×1017spins/cm未満、好ましくは3×1017
spins/cm以下、好ましくは1.5×1017spins/cm以下である欠
陥量の少ない酸化物絶縁層を形成することができる。この結果トランジスタの信頼性を高
めることができる。
Note that the amount of defects in the insulating film 116 can be reduced by increasing the flow rate of the deposition gas containing silicon relative to the oxidizing gas in the deposition conditions of the insulating film 116 . Typically, ESR measurements show that the spin density of the signal appearing at g=2.001 originating from dangling bonds in silicon is less than 6×10 17 spins/cm 3 , preferably 3×10 17 .
An oxide insulating layer can be formed with a small amount of defects, which is spins/cm 3 or less, preferably 1.5×10 17 spins/cm 3 or less. As a result, the reliability of the transistor can be improved.

絶縁膜114、116を形成した後、加熱処理を行ってもよい。該加熱処理により、絶
縁膜114、116に含まれる窒素酸化物を低減することができる。また、上記加熱処理
により、絶縁膜114、116に含まれる酸素の一部を酸化物半導体膜108に移動させ
、酸化物半導体膜108に含まれる酸素欠損量を低減することができる。
Heat treatment may be performed after the insulating films 114 and 116 are formed. By the heat treatment, nitrogen oxides contained in the insulating films 114 and 116 can be reduced. Further, by the above heat treatment, part of oxygen contained in the insulating films 114 and 116 can be transferred to the oxide semiconductor film 108, so that the amount of oxygen vacancies contained in the oxide semiconductor film 108 can be reduced.

絶縁膜114、116への加熱処理の温度は、代表的には、150℃以上400℃以下
、好ましくは300℃以上400℃以下、好ましくは320℃以上370℃以下とする。
加熱処理は、窒素、酸素、CDA、または希ガス(アルゴン、ヘリウム等)の雰囲気下で
行えばよい。なお、上記窒素、酸素、超乾燥空気、または希ガスに水素、水等が含まれな
いことが好ましい該加熱処理には、ガスベーク炉、電気炉、RTA装置等を用いることが
できる。
The temperature of the heat treatment for the insulating films 114 and 116 is typically 150° C. to 400° C., preferably 300° C. to 400° C., and preferably 320° C. to 370° C.
The heat treatment may be performed in an atmosphere of nitrogen, oxygen, CDA, or a rare gas (argon, helium, or the like). It is preferable that the nitrogen, oxygen, ultra-dry air, or rare gas does not contain hydrogen, water, or the like.

本実施の形態では、窒素及び酸素雰囲気で、350℃、1時間の加熱処理を行う。 In this embodiment mode, heat treatment is performed at 350° C. for 1 hour in a nitrogen and oxygen atmosphere.

次に、絶縁膜116上に絶縁膜118を形成する(図22(B)参照)。 Next, an insulating film 118 is formed over the insulating film 116 (see FIG. 22B).

絶縁膜118をPECVD法で形成する場合、基板温度は300℃以上400℃以下に
、好ましくは320℃以上370℃以下にすることで、緻密な膜を形成できるため好まし
い。
In the case of forming the insulating film 118 by a PECVD method, a substrate temperature of 300° C. to 400° C., preferably 320° C. to 370° C. is preferable because a dense film can be formed.

例えば、絶縁膜118としてPECVD法により窒化シリコン膜を形成する場合、シリ
コンを含む堆積性気体、窒素、及びアンモニアを原料ガスとして用いることが好ましい。
窒素と比較して少量のアンモニアを用いることで、プラズマ中でアンモニアが解離し、活
性種が発生する。該活性種が、シリコンを含む堆積性気体に含まれるシリコン及び水素の
結合、及び窒素の三重結合を切断する。この結果、シリコン及び窒素の結合が促進され、
シリコン及び水素の結合が少なく、欠陥が少なく、緻密な窒化シリコン膜を形成すること
ができる。一方、窒素に対するアンモニアの量が多いと、シリコンを含む堆積性気体及び
窒素の分解が進まず、シリコン及び水素結合が残存してしまい、欠陥が増大した、且つ粗
な窒化シリコン膜が形成されてしまう。これらのため、原料ガスにおいて、アンモニアに
対する窒素の流量比を好ましくは5以上50以下、さらに好ましくは10以上50以下と
すればよい。
For example, when a silicon nitride film is formed as the insulating film 118 by a PECVD method, a deposition gas containing silicon, nitrogen, and ammonia are preferably used as source gases.
By using a small amount of ammonia compared to nitrogen, ammonia is dissociated in the plasma to generate active species. The active species cut the bond between silicon and hydrogen and the triple bond of nitrogen contained in the deposition gas containing silicon. As a result, bonding of silicon and nitrogen is promoted,
A dense silicon nitride film with few bonds between silicon and hydrogen and few defects can be formed. On the other hand, when the amount of ammonia relative to nitrogen is large, the deposition gas containing silicon and nitrogen do not decompose, silicon and hydrogen bonds remain, and a rough silicon nitride film with increased defects is formed. put away. For these reasons, the flow ratio of nitrogen to ammonia in the source gas is preferably 5 or more and 50 or less, more preferably 10 or more and 50 or less.

本実施の形態においては、絶縁膜118として、PECVD装置を用いて、シラン、窒
素、及びアンモニアを原料ガスとして用いて、厚さ50nmの窒化シリコン膜を形成する
。流量は、シランが50sccm、窒素が5000sccmであり、アンモニアが100
sccmである。処理室の圧力を100Pa、基板温度を350℃とし、27.12MH
zの高周波電源を用いて1000Wの高周波電力を平行平板電極に供給する。PECVD
装置は電極面積が6000cmである平行平板型のPECVD装置であり、供給した電
力を単位面積あたりの電力(電力密度)に換算すると1.7×10-1W/cmである
In this embodiment mode, as the insulating film 118, a silicon nitride film with a thickness of 50 nm is formed with a PECVD apparatus using silane, nitrogen, and ammonia as source gases. The flow rates were 50 sccm for silane, 5000 sccm for nitrogen, and 100 sccm for ammonia.
sccm. The pressure in the processing chamber is 100 Pa, the substrate temperature is 350° C., and the temperature is 27.12 MH.
1000 W of high frequency power is supplied to the parallel plate electrodes using a z high frequency power source. PECVD
The device is a parallel plate type PECVD device with an electrode area of 6000 cm 2 , and the power supplied is converted to power per unit area (power density) of 1.7×10 −1 W/cm 2 .

また、絶縁膜118を加熱成膜する場合においては、絶縁膜118の成膜前の予備加熱
を無くした方が好適である。例えば、絶縁膜118の成膜前に予備加熱をした場合、絶縁
膜114、116中の過剰酸素が外部に放出される場合がある。そこで、絶縁膜118の
成膜の際には、予備加熱を行わずに、具体的には、加熱されたチャンバー内に基板を搬入
後、好ましくは3分以内、さらに好ましくは1分以内に絶縁膜116上に絶縁膜118が
形成される手順とすることで、絶縁膜114、116中の過剰酸素が外部に放出されるの
を抑制することが可能となる。
Further, when the insulating film 118 is formed by heating, it is preferable to eliminate preheating before forming the insulating film 118 . For example, if preheating is performed before forming the insulating film 118, excess oxygen in the insulating films 114 and 116 may be released to the outside. Therefore, when the insulating film 118 is formed, preheating is not performed. By forming the insulating film 118 on the film 116, it is possible to suppress release of excess oxygen in the insulating films 114 and 116 to the outside.

なお、絶縁膜118の形成前、または絶縁膜118の形成後に加熱処理を行って、絶縁
膜114、116に含まれる過剰酸素を酸化物半導体膜108に拡散させ、酸化物半導体
膜108の酸素欠損を補填することができる。あるいは、絶縁膜118を加熱成膜とする
ことで、絶縁膜114、116に含まれる過剰酸素を酸化物半導体膜108中に拡散させ
、酸化物半導体膜108中の酸素欠損を補填することができる。絶縁膜118の形成前、
または絶縁膜118の形成後に行うことができる、加熱処理の温度は、代表的には、15
0℃以上400℃以下、好ましくは300℃以上400℃以下、好ましくは320℃以上
370℃以下とする。
Note that heat treatment is performed before or after the insulating film 118 is formed to diffuse excess oxygen contained in the insulating films 114 and 116 into the oxide semiconductor film 108 and cause oxygen vacancies in the oxide semiconductor film 108 . can be supplemented. Alternatively, when the insulating film 118 is formed by heating, excess oxygen contained in the insulating films 114 and 116 can be diffused into the oxide semiconductor film 108 to fill oxygen vacancies in the oxide semiconductor film 108 . . Before forming the insulating film 118,
Alternatively, the temperature of the heat treatment that can be performed after the insulating film 118 is formed is typically 15°C.
0° C. or higher and 400° C. or lower, preferably 300° C. or higher and 400° C. or lower, preferably 320° C. or higher and 370° C. or lower.

以上の工程でトランジスタ100を作製することができる。 Through the above steps, the transistor 100 can be manufactured.

<2-9.半導体装置の作製方法2>
次に、トランジスタ150の作製方法について、図23を用いて説明する。なお、図2
3は、半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
<2-9. Semiconductor device manufacturing method 2>
Next, a method for manufacturing the transistor 150 is described with reference to FIGS. In addition, Fig. 2
3 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the semiconductor device.

まず、図21(C)に示す工程まで行い、その後、絶縁膜107、及び酸化物半導体膜
108上に絶縁膜114、116を形成する(図23(A)参照)。
First, the steps up to the step shown in FIG. 21C are performed, and then the insulating films 114 and 116 are formed over the insulating film 107 and the oxide semiconductor film 108 (see FIG. 23A).

次に、絶縁膜116上にリソグラフィ工程によりマスクを形成し、絶縁膜114及び絶
縁膜116の所望の領域に開口部141a、141bを形成する。なお、開口部141a
、141bは、酸化物半導体膜108に達する(図23(B)参照)。
Next, a mask is formed over the insulating film 116 by a lithography process, and openings 141 a and 141 b are formed in desired regions of the insulating films 114 and 116 . Note that the opening 141a
, 141b reach the oxide semiconductor film 108 (see FIG. 23B).

次に、開口部141a、141bを覆うように、酸化物半導体膜108及び絶縁膜11
6上に導電膜を成膜し、該導電膜上にリソグラフィ工程によりマスクを形成し、該導電膜
を所望の領域に加工することで、導電膜112a、112bを形成する。その後、絶縁膜
116、及び導電膜112a、112b上に絶縁膜118を形成する(図23(C)参照
)。
Next, the oxide semiconductor film 108 and the insulating film 11 are formed so as to cover the openings 141a and 141b.
A conductive film is formed over 6, a mask is formed over the conductive film by a lithography process, and the conductive film is processed into desired regions, whereby conductive films 112a and 112b are formed. After that, an insulating film 118 is formed over the insulating film 116 and the conductive films 112a and 112b (see FIG. 23C).

以上の工程でトランジスタ150を作製することができる。 Through the above steps, the transistor 150 can be manufactured.

なお、トランジスタ160としては、開口部141a、141bを形成する際に、酸化
物半導体膜108のチャネル領域上に絶縁膜114、116を残す構成とすることで作製
することができる。
Note that the transistor 160 can be manufactured by leaving the insulating films 114 and 116 over the channel region of the oxide semiconductor film 108 when the openings 141a and 141b are formed.

<2-10.半導体装置の作製方法3>
次に、トランジスタ170の作製方法について、図24を用いて説明する。なお、図2
4は、半導体装置の作製方法を説明する断面図である。
<2-10. Semiconductor device manufacturing method 3>
Next, a method for manufacturing the transistor 170 is described with reference to FIGS. In addition, Fig. 2
4 is a cross-sectional view for explaining the manufacturing method of the semiconductor device;

まず、図22(A)に示す工程まで行う(図24(A)参照)。 First, the process up to the step shown in FIG. 22A is performed (see FIG. 24A).

次に、絶縁膜116上にリソグラフィ工程によりマスクを形成し、絶縁膜114、11
6の所望の領域に開口部142cを形成する。また、絶縁膜116上にリソグラフィ工程
によりマスクを形成し、絶縁膜106、107、114、116の所望の領域に開口部1
42a、142bを形成する。なお、開口部142cは、導電膜112bに達するように
形成される。また、開口部142a、142bは、それぞれ導電膜104に達するように
形成される(図24(B)参照)。
Next, a mask is formed on the insulating film 116 by a lithography process, and the insulating films 114 and 11 are formed.
6, an opening 142c is formed in the desired region. Also, a mask is formed on the insulating film 116 by a lithography process, and openings 1 are formed in desired regions of the insulating films 106 , 107 , 114 , and 116 .
42a, 142b. Note that the opening 142c is formed to reach the conductive film 112b. The openings 142a and 142b are formed to reach the conductive film 104 (see FIG. 24B).

なお、開口部142a、142bと開口部142cとは、同じ工程で形成してもよく、
異なる工程で形成してもよい。開口部142a、142bと開口部142cを同じ工程で
形成する場合、例えば、グレートーンマスクまたはハーフトーンマスクを用いて形成すれ
ばよい。
The openings 142a and 142b and the opening 142c may be formed in the same process.
They may be formed in different steps. When the openings 142a and 142b and the opening 142c are formed in the same process, they may be formed using a gray-tone mask or a halftone mask, for example.

次に、開口部142a、142b、142cを覆うように絶縁膜116上に酸化物半導
体膜120を形成する(図24(C)参照)。
Next, the oxide semiconductor film 120 is formed over the insulating film 116 so as to cover the openings 142a, 142b, and 142c (see FIG. 24C).

酸化物半導体膜120としては、酸化物半導体膜108と同様の材料及び同様の作製方
法により形成することができる。なお、酸化物半導体膜120を形成する際に、酸素ガス
を含む雰囲気にてプラズマを放電させると好適である。この場合、酸化物半導体膜120
の被形成面となる絶縁膜116中に、酸素が添加される。また、酸化物半導体膜120を
形成する際に、酸素ガスの他に、不活性ガス(例えば、ヘリウムガス、アルゴンガス、キ
セノンガスなど)を混合させてもよい。例えば、アルゴンガスと、酸素ガスと、を用い、
アルゴンガスの流量よりも酸素ガスの流量を多くするのが好ましい。
The oxide semiconductor film 120 can be formed using a material and a manufacturing method similar to those of the oxide semiconductor film 108 . Note that it is preferable to discharge plasma in an atmosphere containing an oxygen gas when the oxide semiconductor film 120 is formed. In this case, the oxide semiconductor film 120
Oxygen is added to the insulating film 116 which is to be the formation surface of . In addition to the oxygen gas, an inert gas (eg, helium gas, argon gas, xenon gas, or the like) may be mixed when the oxide semiconductor film 120 is formed. For example, using argon gas and oxygen gas,
It is preferable to increase the flow rate of oxygen gas over the flow rate of argon gas.

また、酸化物半導体膜120を成膜する際の基板温度としては、室温以上340℃未満
、好ましくは室温以上300℃以下、より好ましくは100℃以上250℃以下、さらに
好ましくは100℃以上200℃以下である。酸化物半導体膜120を加熱して成膜する
ことで、酸化物半導体膜120の結晶性を高めることができる。一方で、基板102とし
て、大型のガラス基板(例えば、第6世代乃至第10世代)を用いる場合、酸化物半導体
膜120を成膜する際の基板温度を150℃以上340℃未満とした場合、基板102が
変形する(歪むまたは反る)場合がある。よって、大型のガラス基板を用いる場合におい
ては、酸化物半導体膜120の成膜する際の基板温度を100℃以上150℃未満とする
ことで、ガラス基板の変形を抑制することができる。
The substrate temperature at which the oxide semiconductor film 120 is formed is room temperature or higher and lower than 340 °C, preferably room temperature or higher and 300 °C or lower, more preferably 100 °C or higher and 250 °C or lower, further preferably 100 °C or higher and 200 °C or lower. It is below. Crystallinity of the oxide semiconductor film 120 can be improved by heating the oxide semiconductor film 120 for deposition. On the other hand, when a large glass substrate (eg, sixth generation to tenth generation) is used as the substrate 102, and the substrate temperature is 150° C. or more and less than 340° C. when the oxide semiconductor film 120 is formed, The substrate 102 may deform (distort or warp). Therefore, in the case of using a large glass substrate, deformation of the glass substrate can be suppressed by setting the substrate temperature to 100° C. or more and less than 150° C. when the oxide semiconductor film 120 is formed.

本実施の形態では、In-Ga-Zn金属酸化物ターゲット(In:Ga:Zn=4:
2:4.1[原子数比])を用いて、スパッタリング法により酸化物半導体膜120を形
成する。また、酸化物半導体膜120の形成時の基板温度を170℃とする。また、酸化
物半導体膜120の形成時の成膜ガスとしては、流量100sccmの酸素ガスを用いる
In this embodiment, an In--Ga--Zn metal oxide target (In:Ga:Zn=4:
2:4.1 [atomic ratio]), the oxide semiconductor film 120 is formed by a sputtering method. In addition, the substrate temperature is 170° C. when the oxide semiconductor film 120 is formed. As a deposition gas for forming the oxide semiconductor film 120, an oxygen gas with a flow rate of 100 sccm is used.

酸化物半導体膜120としては、上記の組成に限定されず、例えば、In:Ga:Zn
=1:1:1[原子数比]、In:Ga:Zn=1:3:2[原子数比]、In:Ga:
Zn=1:3:4[原子数比]、In:Ga:Zn=1:3:6[原子数比]、In:G
a:Zn=3:1:2[原子数比]、In:Ga:Zn=4:2:3[原子数比]などの
組成を用いてもよい。
The composition of the oxide semiconductor film 120 is not limited to the above composition. For example, In:Ga:Zn
= 1:1:1 [atomic ratio], In:Ga:Zn=1:3:2 [atomic ratio], In:Ga:
Zn=1:3:4 [atomic ratio], In:Ga:Zn=1:3:6 [atomic ratio], In:G
Compositions such as a:Zn=3:1:2 [atomic ratio] and In:Ga:Zn=4:2:3 [atomic ratio] may be used.

酸化物半導体膜120を、酸素ガスを含む雰囲気にて形成することによって、絶縁膜1
16の表面近傍に酸素、または過剰酸素を含ませることができる。
By forming the oxide semiconductor film 120 in an atmosphere containing oxygen gas, the insulating film 1
Oxygen, or excess oxygen, can be included near the surface of 16 .

次に、酸化物半導体膜120上にリソグラフィ工程によりマスクを形成し、酸化物半導
体膜120を所望の形状に加工し、酸化物半導体膜120a、120bを形成する。その
後、絶縁膜116、118、及び酸化物半導体膜120a、120b上に絶縁膜118を
形成する(図24(D)参照)。
Next, a mask is formed over the oxide semiconductor film 120 by a lithography process, the oxide semiconductor film 120 is processed into a desired shape, and oxide semiconductor films 120a and 120b are formed. After that, the insulating film 118 is formed over the insulating films 116 and 118 and the oxide semiconductor films 120a and 120b (see FIG. 24D).

絶縁膜118は、水素及び窒素のいずれか一方または双方を有する。そのため、絶縁膜
118を形成することで、絶縁膜118に接する酸化物半導体膜120a、120bは、
水素及び窒素のいずれか一方または双方が添加されることで、キャリア密度が高くなり、
酸化物導電膜として機能することができる。
The insulating film 118 contains one or both of hydrogen and nitrogen. Therefore, by forming the insulating film 118, the oxide semiconductor films 120a and 120b in contact with the insulating film 118 are
By adding one or both of hydrogen and nitrogen, the carrier density is increased,
It can function as an oxide conductive film.

絶縁膜118としては、例えば、窒化シリコン膜を用いると好適である。また、絶縁膜
118としては、例えば、スパッタリング法またはPECVD法を用いて形成することが
できる。例えば、絶縁膜118をPECVD法で成膜する場合、基板温度は400℃未満
、好ましくは375℃未満、さらに好ましくは180℃以上350℃以下である。絶縁膜
118を成膜する場合の基板温度を、上述の範囲にすることで、緻密な膜を形成できるた
め好ましい。また、絶縁膜118を成膜する場合の基板温度を、上述の範囲にすることで
、絶縁膜114、116中の酸素または過剰酸素を、酸化物半導体膜108に移動させる
ことが可能となる。
As the insulating film 118, for example, a silicon nitride film is preferably used. Alternatively, the insulating film 118 can be formed using a sputtering method or a PECVD method, for example. For example, when the insulating film 118 is formed by a PECVD method, the substrate temperature is lower than 400.degree. C., preferably lower than 375.degree. A dense film can be formed by setting the substrate temperature in the above range when the insulating film 118 is formed, which is preferable. By setting the substrate temperature in the above range when the insulating film 118 is formed, oxygen or excess oxygen in the insulating films 114 and 116 can be transferred to the oxide semiconductor film 108 .

以上の工程でトランジスタ170を作製することができる。 Through the above steps, the transistor 170 can be manufactured.

なお、本実施の形態において、本発明の一態様について述べた。ただし、本発明の一態
様は、これらに限定されない。つまり、本実施の形態および他の実施の形態では、様々な
発明の態様が記載されているため、本発明の一態様は、特定の態様に限定されない。例え
ば、本発明の一態様として、トランジスタのチャネル領域が、酸化物半導体を有する場合
の例を示したが、本発明の一態様は、これに限定されない。場合によっては、本発明の一
態様における様々なトランジスタは、様々な半導体を有していてもよい。例えば、本発明
の一態様における様々なトランジスタは、例えば、シリコン、ゲルマニウム、シリコンゲ
ルマニウム、炭化シリコン、ガリウムヒ素、アルミニウムガリウムヒ素、インジウムリン
、窒化ガリウム、または、有機半導体などの少なくとも一つを有していてもよい。または
本発明の一態様における様々なトランジスタは、酸化物半導体を有していなくてもよい。
Note that one embodiment of the present invention is described in this embodiment. However, one embodiment of the present invention is not limited to these. In other words, since various aspects of the invention are described in this embodiment and other embodiments, one aspect of the invention is not limited to any particular aspect. For example, the example in which the channel region of the transistor includes an oxide semiconductor is described as one embodiment of the present invention; however, one embodiment of the present invention is not limited thereto. In some cases, different transistors in one aspect of the present invention may have different semiconductors. For example, various transistors in one aspect of the present invention include at least one of, for example, silicon, germanium, silicon germanium, silicon carbide, gallium arsenide, aluminum gallium arsenide, indium phosphide, gallium nitride, or an organic semiconductor. may be Alternatively, various transistors in one embodiment of the present invention do not necessarily include an oxide semiconductor.

以上、本実施の形態で示す構成、方法は、他の実施の形態、実施例または参考例で示す
構成、方法と適宜組み合わせて用いることができる。
As described above, the structures and methods described in this embodiment can be used in appropriate combination with the structures and methods described in other embodiments, examples, and reference examples.

(実施の形態3)
本実施の形態においては、酸化物半導体の構造等について、図25乃至図29を参照し
て説明する。
(Embodiment 3)
In this embodiment, the structure and the like of an oxide semiconductor will be described with reference to FIGS.

<3-1.酸化物半導体の構造>
酸化物半導体は、単結晶酸化物半導体と、それ以外の非単結晶酸化物半導体と、に分け
られる。非単結晶酸化物半導体としては、CAAC-OS(c-axis-aligne
d crystalline oxide semiconductor)、多結晶酸化
物半導体、nc-OS(nanocrystalline oxide semicon
ductor)、擬似非晶質酸化物半導体(a-like OS:amorphous-
like oxide semiconductor)および非晶質酸化物半導体などが
ある。
<3-1. Structure of Oxide Semiconductor>
Oxide semiconductors are classified into single-crystal oxide semiconductors and non-single-crystal oxide semiconductors. As a non-single-crystal oxide semiconductor, CAAC-OS (c-axis-align
d crystalline oxide semiconductor), polycrystalline oxide semiconductor, nc-OS (nanocrystalline oxide semiconductor)
inductor), pseudo-amorphous oxide semiconductor (a-like OS: amorphous-
like oxide semiconductor) and amorphous oxide semiconductors.

また別の観点では、酸化物半導体は、非晶質酸化物半導体と、それ以外の結晶性酸化物
半導体と、に分けられる。結晶性酸化物半導体としては、単結晶酸化物半導体、CAAC
-OS、多結晶酸化物半導体およびnc-OSなどがある。
From another point of view, oxide semiconductors are classified into amorphous oxide semiconductors and other crystalline oxide semiconductors. As a crystalline oxide semiconductor, a single crystal oxide semiconductor, CAAC
-OS, polycrystalline oxide semiconductor and nc-OS.

非晶質構造は、一般に、等方的であって不均質構造を持たない、準安定状態で原子の配
置が固定化していない、結合角度が柔軟である、短距離秩序は有するが長距離秩序を有さ
ない、などといわれている。
Amorphous structures are generally isotropic with no inhomogeneous structures, metastable states with unfixed atomic arrangements, flexible bond angles, and short-range order but long-range order. It is said that it does not have

逆の見方をすると、安定な酸化物半導体を完全な非晶質(completely am
orphous)酸化物半導体とは呼べない。また、等方的でない(例えば、微小な領域
において周期構造を有する)酸化物半導体を、完全な非晶質酸化物半導体とは呼べない。
一方、a-like OSは、等方的でないが、鬆(ボイドともいう。)を有する不安定
な構造である。不安定であるという点では、a-like OSは、物性的に非晶質酸化
物半導体に近い。
Conversely, a stable oxide semiconductor can be completely amorphous.
orphous) cannot be called an oxide semiconductor. In addition, an oxide semiconductor that is not isotropic (eg, has a periodic structure in a minute region) cannot be called a perfect amorphous oxide semiconductor.
On the other hand, the a-like OS is not isotropic but has an unstable structure with voids. In terms of being unstable, an a-like OS is physically similar to an amorphous oxide semiconductor.

<3-2.CAAC-OS>
まずは、CAAC-OSについて説明する。
<3-2. CAAC-OS>
First, the CAAC-OS will be explained.

CAAC-OSは、c軸配向した複数の結晶部(ペレットともいう。)を有する酸化物
半導体の一種である。
A CAAC-OS is a type of oxide semiconductor including a plurality of c-axis aligned crystal parts (also referred to as pellets).

CAAC-OSをX線回折(XRD:X-Ray Diffraction)によって
解析した場合について説明する。例えば、空間群R-3mに分類されるInGaZnO
の結晶を有するCAAC-OSに対し、out-of-plane法による構造解析を行
うと、図25(A)に示すように回折角(2θ)が31°近傍にピークが現れる。このピ
ークは、InGaZnOの結晶の(009)面に帰属されることから、CAAC-OS
では、結晶がc軸配向性を有し、c軸がCAAC-OSの膜を形成する面(被形成面とも
いう。)、または上面に略垂直な方向を向いていることが確認できる。なお、2θが31
°近傍のピークの他に、2θが36°近傍にもピークが現れる場合がある。2θが36°
近傍のピークは、空間群Fd-3mに分類される結晶構造に起因する。そのため、CAA
C-OSは、該ピークを示さないことが好ましい。
A case where CAAC-OS is analyzed by X-ray diffraction (XRD) will be described. For example, InGaZnO4 , which is classified in the space group R-3m
When structural analysis is performed on CAAC-OS having crystals of 100 nm by the out-of-plane method, a peak appears near the diffraction angle (2θ) of 31° as shown in FIG. 25(A). Since this peak is assigned to the (009) plane of the InGaZnO crystal, CAAC-OS
, it can be confirmed that the crystal has c-axis orientation, and the c-axis is oriented substantially perpendicular to the surface on which the CAAC-OS film is formed (also referred to as the formation surface) or the upper surface. Note that 2θ is 31
In addition to the peaks around °, there are cases where peaks appear around 2θ of 36°. 2θ is 36°
A nearby peak is attributed to a crystal structure classified in the space group Fd-3m. Therefore, CAA
C-OS preferably does not show this peak.

一方、CAAC-OSに対し、被形成面に平行な方向からX線を入射させるin-pl
ane法による構造解析を行うと、2θが56°近傍にピークが現れる。このピークは、
InGaZnOの結晶の(110)面に帰属される。そして、2θを56°近傍に固定
し、試料面の法線ベクトルを軸(φ軸)として試料を回転させながら分析(φスキャン)
を行っても、図25(B)に示すように明瞭なピークは現れない。一方、単結晶InGa
ZnOに対し、2θを56°近傍に固定してφスキャンした場合、図25(C)に示す
ように(110)面と等価な結晶面に帰属されるピークが6本観察される。したがって、
XRDを用いた構造解析から、CAAC-OSは、a軸およびb軸の配向が不規則である
ことが確認できる。
On the other hand, the in-pl method, in which X-rays are incident on the CAAC-OS from a direction parallel to the formation surface, is used.
Structural analysis by the ane method reveals a peak near 2θ of 56°. This peak is
It is assigned to the (110) plane of the crystal of InGaZnO4 . Then, 2θ is fixed around 56°, and analysis is performed while rotating the sample around the normal vector of the sample surface (φ axis) (φ scan).
However, no clear peak appears as shown in FIG. 25(B). On the other hand, single crystal InGa
When φ scanning is performed on ZnO 4 with 2θ fixed at around 56°, six peaks attributed to crystal planes equivalent to the (110) plane are observed as shown in FIG. 25(C). therefore,
From structural analysis using XRD, CAAC-OS can be confirmed to have irregular orientations of the a-axis and b-axis.

次に、電子回折によって解析したCAAC-OSについて説明する。例えば、InGa
ZnOの結晶を有するCAAC-OSに対し、CAAC-OSの被形成面に平行にプロ
ーブ径が300nmの電子線を入射させると、図25(D)に示すような回折パターン(
制限視野電子回折パターンともいう。)が現れる場合がある。この回折パターンには、I
nGaZnOの結晶の(009)面に起因するスポットが含まれる。したがって、電子
回折によっても、CAAC-OSに含まれるペレットがc軸配向性を有し、c軸が被形成
面または上面に略垂直な方向を向いていることがわかる。一方、同じ試料に対し、試料面
に垂直にプローブ径が300nmの電子線を入射させたときの回折パターンを図25(E
)に示す。図25(E)より、リング状の回折パターンが確認される。したがって、プロ
ーブ径が300nmの電子線を用いた電子回折によっても、CAAC-OSに含まれるペ
レットのa軸およびb軸は配向性を有さないことがわかる。なお、図25(E)における
第1リングは、InGaZnOの結晶の(010)面および(100)面などに起因す
ると考えられる。また、図25(E)における第2リングは(110)面などに起因する
と考えられる。
Next, CAAC-OS analyzed by electron diffraction will be described. For example, InGa
When an electron beam with a probe diameter of 300 nm is made incident on the CAAC-OS having ZnO 4 crystals in parallel with the surface on which the CAAC-OS is formed, a diffraction pattern (
It is also called a selected area electron diffraction pattern. ) may appear. This diffraction pattern has I
A spot due to the (009) plane of the nGaZnO 4 crystal is included. Therefore, electron diffraction also shows that the pellets contained in CAAC-OS have c-axis orientation, and the c-axis is oriented in a direction substantially perpendicular to the formation surface or upper surface. On the other hand, FIG. 25 (E
). A ring-shaped diffraction pattern is confirmed from FIG. Therefore, electron diffraction using an electron beam with a probe diameter of 300 nm also shows that the a-axis and b-axis of the pellet contained in CAAC-OS do not have orientation. The first ring in FIG. 25(E) is considered to be caused by the (010) plane and (100) plane of the InGaZnO 4 crystal. Also, the second ring in FIG. 25(E) is considered to be caused by the (110) plane or the like.

また、透過型電子顕微鏡(TEM:Transmission Electron M
icroscope)によって、CAAC-OSの明視野像と回折パターンとの複合解析
像(高分解能TEM像ともいう。)を観察すると、複数のペレットを確認することができ
る。一方、高分解能TEM像であってもペレット同士の境界、即ち結晶粒界(グレインバ
ウンダリーともいう。)を明確に確認することができない場合がある。そのため、CAA
C-OSは、結晶粒界に起因する電子移動度の低下が起こりにくいといえる。
In addition, a transmission electron microscope (TEM: Transmission Electron M
A plurality of pellets can be confirmed by observing a composite analysis image (also referred to as a high-resolution TEM image) of a CAAC-OS bright-field image and a diffraction pattern using a microscope. On the other hand, even with a high-resolution TEM image, there are cases where the boundaries between pellets, that is, crystal grain boundaries (also called grain boundaries) cannot be clearly confirmed. Therefore, CAA
It can be said that C—OS is less likely to cause a decrease in electron mobility due to grain boundaries.

図26(A)に、試料面と略平行な方向から観察したCAAC-OSの断面の高分解能
TEM像を示す。高分解能TEM像の観察には、球面収差補正(Spherical A
berration Corrector)機能を用いた。球面収差補正機能を用いた高
分解能TEM像を、特にCs補正高分解能TEM像と呼ぶ。Cs補正高分解能TEM像は
、例えば、日本電子株式会社製原子分解能分析電子顕微鏡JEM-ARM200Fなどに
よって観察することができる。
FIG. 26A shows a high-resolution TEM image of a cross section of CAAC-OS observed from a direction substantially parallel to the sample surface. For observation of high-resolution TEM images, spherical aberration correction (Spherical A
error correction function was used. A high-resolution TEM image using the spherical aberration correction function is particularly called a Cs-corrected high-resolution TEM image. A Cs-corrected high-resolution TEM image can be observed with, for example, an atomic resolution analytical electron microscope JEM-ARM200F manufactured by JEOL Ltd.

図26(A)より、金属原子が層状に配列している領域であるペレットを確認すること
ができる。ペレット一つの大きさは1nm以上のものや、3nm以上のものがあることが
わかる。したがって、ペレットを、ナノ結晶(nc:nanocrystal)と呼ぶこ
ともできる。また、CAAC-OSを、CANC(C-Axis Aligned na
nocrystals)を有する酸化物半導体と呼ぶこともできる。ペレットは、CAA
C-OSの被形成面または上面の凹凸を反映しており、CAAC-OSの被形成面または
上面と平行となる。
From FIG. 26A, a pellet, which is a region in which metal atoms are arranged in layers, can be confirmed. It can be seen that the size of one pellet is 1 nm or more and 3 nm or more. Therefore, the pellets can also be referred to as nanocrystals (nc). In addition, CAAC-OS can be replaced with CANC (C-Axis Aligned na
It can also be referred to as an oxide semiconductor having no crystals. Pellets are CAA
It reflects the unevenness of the surface on which the C-OS is formed or the upper surface, and is parallel to the surface on which the CAAC-OS is formed or the upper surface.

また、図26(B)および図26(C)に、試料面と略垂直な方向から観察したCAA
C-OSの平面のCs補正高分解能TEM像を示す。図26(D)および図26(E)は
、それぞれ図26(B)および図26(C)を画像処理した像である。以下では、画像処
理の方法について説明する。まず、図26(B)を高速フーリエ変換(FFT:Fast
Fourier Transform)処理することでFFT像を取得する。次に、取
得したFFT像において原点を基準に、2.8nm-1から5.0nm-1の間の範囲を
残すマスク処理する。次に、マスク処理したFFT像を、逆高速フーリエ変換(IFFT
:Inverse Fast Fourier Transform)処理することで画
像処理した像を取得する。こうして取得した像をFFTフィルタリング像と呼ぶ。FFT
フィルタリング像は、Cs補正高分解能TEM像から周期成分を抜き出した像であり、格
子配列を示している。
26(B) and 26(C) show CAA observed from a direction substantially perpendicular to the sample surface.
A Cs-corrected high-resolution TEM image of the plane of C-OS is shown. FIGS. 26(D) and 26(E) are images obtained by performing image processing on FIGS. 26(B) and 26(C), respectively. The image processing method will be described below. First, the fast Fourier transform (FFT: Fast
An FFT image is obtained by Fourier Transform) processing. Next, mask processing is performed to leave a range between 2.8 nm −1 and 5.0 nm −1 on the basis of the origin in the acquired FFT image. Next, the masked FFT image is subjected to an inverse fast Fourier transform (IFFT).
: Inverse Fast Fourier Transform) processing to obtain an image processed. An image obtained in this way is called an FFT filtered image. FFT
A filtered image is an image obtained by extracting periodic components from a Cs-corrected high-resolution TEM image, and shows a lattice arrangement.

図26(D)では、格子配列の乱れた箇所を破線で示している。破線で囲まれた領域が
、一つのペレットである。そして、破線で示した箇所がペレットとペレットとの連結部で
ある。破線は、六角形状であるため、ペレットが六角形状であることがわかる。なお、ペ
レットの形状は、正六角形状とは限らず、非正六角形状である場合が多い。
In FIG. 26(D), broken lines indicate portions where the lattice arrangement is disturbed. A region surrounded by a dashed line is one pellet. And the part shown by the broken line is a connection part of a pellet and a pellet. Since the dashed line indicates a hexagonal shape, it can be seen that the pellets have a hexagonal shape. Note that the shape of the pellet is not limited to a regular hexagon, and is often a non-regular hexagon.

図26(E)では、格子配列の揃った領域と、別の格子配列の揃った領域と、の間を点
線で示している。点線近傍においても、明確な結晶粒界を確認することはできない。点線
近傍の格子点を中心に周囲の格子点を繋ぐと、歪んだ六角形が形成できる。即ち、格子配
列を歪ませることによって結晶粒界の形成を抑制していることがわかる。これは、CAA
C-OSが、a-b面方向において原子配列が稠密でないことや、金属元素が置換するこ
とで原子間の結合距離が変化することなどによって、歪みを許容することができるためと
考えられる。
In FIG. 26(E), a dotted line indicates a space between a region with a uniform lattice arrangement and another region with a uniform lattice arrangement. A clear grain boundary cannot be confirmed even in the vicinity of the dotted line. A distorted hexagon can be formed by connecting grid points around the grid point near the dotted line. That is, it can be seen that the formation of grain boundaries is suppressed by distorting the lattice arrangement. This is CAA
This is thought to be because the C--OS can tolerate strain due to the fact that the atomic arrangement is not dense in the ab plane direction and the bond distance between atoms changes due to the substitution of the metal element.

以上に示すように、CAAC-OSは、c軸配向性を有し、かつa-b面方向において
複数のペレット(ナノ結晶)が連結し、歪みを有した結晶構造となっている。よって、C
AAC-OSを、CAA crystal(c-axis-aligned a-b-p
lane-anchored crystal)を有する酸化物半導体と称することもで
きる。
As described above, CAAC-OS has a c-axis orientation and a distorted crystal structure in which a plurality of pellets (nanocrystals) are connected in the ab plane direction. Therefore, C
AAC-OS to CAA crystal (c-axis-aligned a-b-p
It can also be referred to as an oxide semiconductor having lane-anchored crystals.

CAAC-OSは結晶性の高い酸化物半導体である。酸化物半導体の結晶性は不純物の
混入や欠陥の生成などによって低下する場合があるため、逆の見方をするとCAAC-O
Sは不純物や欠陥(酸素欠損など)の少ない酸化物半導体ともいえる。
CAAC-OS is an oxide semiconductor with high crystallinity. The crystallinity of oxide semiconductors may be degraded by the contamination of impurities and the generation of defects.
S can be said to be an oxide semiconductor with few impurities and defects (such as oxygen vacancies).

なお、不純物は、酸化物半導体の主成分以外の元素で、水素、炭素、シリコン、遷移金
属元素などがある。例えば、シリコンなどの、酸化物半導体を構成する金属元素よりも酸
素との結合力の強い元素は、酸化物半導体から酸素を奪うことで酸化物半導体の原子配列
を乱し、結晶性を低下させる要因となる。また、鉄やニッケルなどの重金属、アルゴン、
二酸化炭素などは、原子半径(または分子半径)が大きいため、酸化物半導体の原子配列
を乱し、結晶性を低下させる要因となる。
Note that the impurities are elements other than the main component of the oxide semiconductor, such as hydrogen, carbon, silicon, and transition metal elements. For example, an element such as silicon that has a stronger bonding force with oxygen than a metal element that constitutes an oxide semiconductor deprives the oxide semiconductor of oxygen, thereby disturbing the atomic arrangement of the oxide semiconductor and lowering the crystallinity. be a factor. Heavy metals such as iron and nickel, argon,
Since carbon dioxide or the like has a large atomic radius (or molecular radius), it disturbs the atomic arrangement of the oxide semiconductor and causes deterioration in crystallinity.

酸化物半導体が不純物や欠陥を有する場合、光や熱などによって特性が変動する場合が
ある。例えば、酸化物半導体に含まれる不純物は、キャリアトラップとなる場合や、キャ
リア発生源となる場合がある。例えば、酸化物半導体中の酸素欠損は、キャリアトラップ
となる場合や、水素を捕獲することによってキャリア発生源となる場合がある。
When an oxide semiconductor has impurities or defects, its characteristics may change due to light, heat, or the like. For example, an impurity contained in an oxide semiconductor may act as a carrier trap or a carrier generation source. For example, oxygen vacancies in an oxide semiconductor may trap carriers or generate carriers by trapping hydrogen.

不純物および酸素欠損の少ないCAAC-OSは、キャリア密度の低い酸化物半導体で
ある。具体的には、8×1011個/cm未満、好ましくは1×1011/cm未満
、さらに好ましくは1×1010個/cm未満であり、1×10-9個/cm以上の
キャリア密度の酸化物半導体とすることができる。そのような酸化物半導体を、高純度真
性または実質的に高純度真性な酸化物半導体と呼ぶ。CAAC-OSは、不純物濃度が低
く、欠陥準位密度が低い。即ち、安定な特性を有する酸化物半導体であるといえる。
A CAAC-OS with few impurities and oxygen vacancies is an oxide semiconductor with low carrier density. Specifically, it is less than 8×10 11 pieces/cm 3 , preferably less than 1×10 11 pieces /cm 3 , more preferably less than 1×10 10 pieces/cm 3 , and 1×10 −9 pieces/cm 3 . The oxide semiconductor can have a higher carrier density. Such an oxide semiconductor is called a highly purified intrinsic or substantially highly purified intrinsic oxide semiconductor. CAAC-OS has a low impurity concentration and a low defect level density. That is, it can be said that the oxide semiconductor has stable characteristics.

<3-3.nc-OS>
次に、nc-OSについて説明する。
<3-3. nc-OS>
Next, the nc-OS will be explained.

nc-OSをXRDによって解析した場合について説明する。例えば、nc-OSに対
し、out-of-plane法による構造解析を行うと、配向性を示すピークが現れな
い。即ち、nc-OSの結晶は配向性を有さない。
A case where the nc-OS is analyzed by XRD will be described. For example, when nc-OS is subjected to structural analysis by the out-of-plane method, no peak indicating orientation appears. That is, the crystal of nc-OS has no orientation.

また、例えば、InGaZnOの結晶を有するnc-OSを薄片化し、厚さが34n
mの領域に対し、被形成面に平行にプローブ径が50nmの電子線を入射させると、図2
7(A)に示すようなリング状の回折パターン(ナノビーム電子回折パターン)が観測さ
れる。また、同じ試料にプローブ径が1nmの電子線を入射させたときの回折パターン(
ナノビーム電子回折パターン)を図27(B)に示す。図27(B)より、リング状の領
域内に複数のスポットが観測される。したがって、nc-OSは、プローブ径が50nm
の電子線を入射させることでは秩序性が確認されないが、プローブ径が1nmの電子線を
入射させることでは秩序性が確認される。
Also, for example, an nc-OS having a crystal of InGaZnO 4 is thinned to a thickness of 34 n.
When an electron beam with a probe diameter of 50 nm is made incident parallel to the surface to be formed into a region of m, FIG.
A ring-shaped diffraction pattern (nanobeam electron diffraction pattern) as shown in 7(A) is observed. Also, the diffraction pattern (
Nanobeam electron diffraction pattern) is shown in FIG. 27(B). A plurality of spots are observed in the ring-shaped region from FIG. 27(B). Therefore, nc-OS has a probe diameter of 50 nm
The orderliness is not confirmed when an electron beam of 1 nm is incident, but the orderliness is confirmed when an electron beam with a probe diameter of 1 nm is incident.

また、厚さが10nm未満の領域に対し、プローブ径が1nmの電子線を入射させると
、図27(C)に示すように、スポットが略正六角状に配置された電子回折パターンを観
測される場合がある。したがって、厚さが10nm未満の範囲において、nc-OSが秩
序性の高い領域、即ち結晶を有することがわかる。なお、結晶が様々な方向を向いている
ため、規則的な電子回折パターンが観測されない領域もある。
Further, when an electron beam with a probe diameter of 1 nm is incident on a region with a thickness of less than 10 nm, an electron diffraction pattern in which spots are arranged in a substantially regular hexagonal shape is observed as shown in FIG. 27(C). may occur. Therefore, it can be seen that the nc-OS has highly ordered regions, that is, crystals, in the thickness range of less than 10 nm. In addition, since the crystals are oriented in various directions, there are regions where regular electron diffraction patterns are not observed.

図27(D)に、被形成面と略平行な方向から観察したnc-OSの断面のCs補正高
分解能TEM像を示す。nc-OSは、高分解能TEM像において、補助線で示す箇所な
どのように結晶部を確認することのできる領域と、明確な結晶部を確認することのできな
い領域と、を有する。nc-OSに含まれる結晶部は、1nm以上10nm以下の大きさ
であり、特に1nm以上3nm以下の大きさであることが多い。なお、結晶部の大きさが
10nmより大きく100nm以下である酸化物半導体を微結晶酸化物半導体(micr
ocrystalline oxide semiconductor)と呼ぶことがあ
る。nc-OSは、例えば、高分解能TEM像では、結晶粒界を明確に確認できない場合
がある。なお、ナノ結晶は、CAAC-OSにおけるペレットと起源を同じくする可能性
がある。そのため、以下ではnc-OSの結晶部をペレットと呼ぶ場合がある。
FIG. 27D shows a Cs-corrected high-resolution TEM image of the cross section of the nc-OS observed from a direction substantially parallel to the formation surface. In a high-resolution TEM image, the nc-OS has regions where crystal parts can be confirmed, such as the parts indicated by auxiliary lines, and regions where clear crystal parts cannot be confirmed. The crystal part included in the nc-OS has a size of 1 nm or more and 10 nm or less, and in particular, often has a size of 1 nm or more and 3 nm or less. Note that an oxide semiconductor having a crystal part size of more than 10 nm and less than or equal to 100 nm is referred to as a microcrystalline oxide semiconductor (microcrystalline oxide semiconductor).
It is sometimes called an ocrystalline oxide semiconductor). In the nc-OS, for example, in a high-resolution TEM image, crystal grain boundaries may not be clearly confirmed. Note that the nanocrystals may share the same origin as the pellets in CAAC-OS. Therefore, the crystal part of the nc-OS may be called a pellet hereinafter.

このように、nc-OSは、微小な領域(例えば、1nm以上10nm以下の領域、特
に1nm以上3nm以下の領域)において原子配列に周期性を有する。また、nc-OS
は、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのため、膜全体で配向性が見
られない。したがって、nc-OSは、分析方法によっては、a-like OSや非晶
質酸化物半導体と区別が付かない場合がある。
Thus, the nc-OS has periodicity in the atomic arrangement in a minute region (for example, a region of 1 nm or more and 10 nm or less, particularly a region of 1 nm or more and 3 nm or less). Also, nc-OS
, there is no regularity in crystal orientation between different pellets. Therefore, no orientation is observed in the entire film. Therefore, an nc-OS may be indistinguishable from an a-like OS or an amorphous oxide semiconductor depending on the analysis method.

なお、ペレット(ナノ結晶)間で結晶方位が規則性を有さないことから、nc-OSを
、RANC(Random Aligned nanocrystals)を有する酸化
物半導体、またはNANC(Non-Aligned nanocrystals)を有
する酸化物半導体と呼ぶこともできる。
Note that the nc-OS is defined as an oxide semiconductor having random aligned nanocrystals (RANC) or an oxide semiconductor having non-aligned nanocrystals (NANC) because there is no regularity in crystal orientation between pellets (nanocrystals). They can also be called semiconductors.

nc-OSは、非晶質酸化物半導体よりも規則性の高い酸化物半導体である。そのため
、nc-OSは、a-like OSや非晶質酸化物半導体よりも欠陥準位密度が低くな
る。ただし、nc-OSは、異なるペレット間で結晶方位に規則性が見られない。そのた
め、nc-OSは、CAAC-OSと比べて欠陥準位密度が高くなる。
An nc-OS is an oxide semiconductor with higher regularity than an amorphous oxide semiconductor. Therefore, the nc-OS has a lower defect level density than the a-like OS and the amorphous oxide semiconductor. However, nc-OS shows no regularity in crystal orientation between different pellets. Therefore, the nc-OS has a higher defect level density than the CAAC-OS.

<3-4.a-like OS>
a-like OSは、nc-OSと非晶質酸化物半導体との間の構造を有する酸化物
半導体である。
<3-4. a-like OS>
An a-like OS is an oxide semiconductor having a structure between an nc-OS and an amorphous oxide semiconductor.

図28に、a-like OSの高分解能断面TEM像を示す。ここで、図28(A)
は電子照射開始時におけるa-like OSの高分解能断面TEM像である。図28(
B)は4.3×10/nmの電子(e)照射後におけるa-like OSの
高分解能断面TEM像である。図28(A)および図28(B)より、a-like O
Sは電子照射開始時から、縦方向に延伸する縞状の明領域が観察されることがわかる。ま
た、明領域は、電子照射後に形状が変化することがわかる。なお、明領域は、鬆または低
密度領域と推測される。
FIG. 28 shows a high-resolution cross-sectional TEM image of the a-like OS. Here, FIG.
is a high-resolution cross-sectional TEM image of the a-like OS at the start of electron irradiation. Figure 28 (
B) is a high-resolution cross-sectional TEM image of the a-like OS after electron (e ) irradiation of 4.3×10 8 e /nm 2 . From FIGS. 28(A) and 28(B), a-like O
From the start of the electron irradiation, it can be seen that stripe-like bright regions extending in the longitudinal direction are observed in S. Also, it can be seen that the shape of the bright region changes after electron irradiation. The bright regions are presumed to be void or low-density regions.

鬆を有するため、a-like OSは、不安定な構造である。以下では、a-lik
e OSが、CAAC-OSおよびnc-OSと比べて不安定な構造であることを示すた
め、電子照射による構造の変化を示す。
Due to the voids, the a-like OS is an unstable structure. Below, a-lik
Structural changes upon electron irradiation are shown to show that e OS is structurally unstable compared to CAAC-OS and nc-OS.

試料として、a-like OS、nc-OSおよびCAAC-OSを準備する。いず
れの試料もIn-Ga-Zn酸化物である。
As samples, a-like OS, nc-OS and CAAC-OS are prepared. All samples are In--Ga--Zn oxides.

まず、各試料の高分解能断面TEM像を取得する。高分解能断面TEM像により、各試
料は、いずれも結晶部を有する。
First, a high-resolution cross-sectional TEM image of each sample is acquired. A high-resolution cross-sectional TEM image shows that each sample has a crystal part.

なお、InGaZnOの結晶の単位格子は、In-O層を3層有し、またGa-Zn
-O層を6層有する、計9層がc軸方向に層状に重なった構造を有することが知られてい
る。これらの近接する層同士の間隔は、(009)面の格子面間隔(d値ともいう。)と
同程度であり、結晶構造解析からその値は0.29nmと求められている。したがって、
以下では、格子縞の間隔が0.28nm以上0.30nm以下である箇所を、InGaZ
nOの結晶部と見なした。なお、格子縞は、InGaZnOの結晶のa-b面に対応
する。
Note that the unit cell of the InGaZnO 4 crystal has three In—O layers, and the Ga—Zn
It is known to have a structure in which a total of nine layers, including six −O layers, are layered in the c-axis direction. The spacing between these adjacent layers is about the same as the lattice spacing (also referred to as the d value) of the (009) plane, which is found to be 0.29 nm from crystal structure analysis. therefore,
In the following, InGaZ
It was regarded as the crystalline part of nO4 . The lattice fringes correspond to the ab plane of the InGaZnO 4 crystal.

図29は、各試料の結晶部(22箇所から30箇所)の平均の大きさを調査した例であ
る。なお、上述した格子縞の長さを結晶部の大きさとしている。図29より、a-lik
e OSは、TEM像の取得などに係る電子の累積照射量に応じて結晶部が大きくなって
いくことがわかる。図29より、TEMによる観察初期においては1.2nm程度の大き
さだった結晶部(初期核ともいう。)が、電子(e)の累積照射量が4.2×10
/nmにおいては1.9nm程度の大きさまで成長していることがわかる。一方、n
c-OSおよびCAAC-OSは、電子照射開始時から電子の累積照射量が4.2×10
/nmまでの範囲で、結晶部の大きさに変化が見られないことがわかる。図29
より、電子の累積照射量によらず、nc-OSおよびCAAC-OSの結晶部の大きさは
、それぞれ1.3nm程度および1.8nm程度であることがわかる。なお、電子線照射
およびTEMの観察は、日立透過電子顕微鏡H-9000NARを用いた。電子線照射条
件は、加速電圧を300kV、電流密度を6.7×10/(nm・s)、照射領
域の直径を230nmとした。
FIG. 29 shows an example of investigating the average size of crystal parts (22 to 30 points) of each sample. The length of the lattice fringes described above is the size of the crystal part. From FIG. 29, a-lik
It can be seen that in the e OS, the crystal part grows in size according to the cumulative dose of electrons used for obtaining a TEM image. From FIG. 29, the crystal part (also referred to as the initial nucleus), which had a size of about 1.2 nm at the initial stage of observation by TEM, was reduced to a cumulative dose of 4.2×10 8 e of electrons (e ).
It can be seen that the film grows to a size of about 1.9 nm at /nm 2 . On the other hand, n
In c-OS and CAAC-OS, the cumulative dose of electrons from the start of electron irradiation is 4.2 × 10
It can be seen that there is no change in the crystal part size in the range up to 8 e /nm 2 . Figure 29
From this, it can be seen that the sizes of the crystal parts of the nc-OS and the CAAC-OS are about 1.3 nm and about 1.8 nm, respectively, regardless of the cumulative dose of electrons. For electron beam irradiation and TEM observation, Hitachi transmission electron microscope H-9000NAR was used. The electron beam irradiation conditions were an acceleration voltage of 300 kV, a current density of 6.7×10 5 e /(nm 2 ·s), and a diameter of the irradiated region of 230 nm.

このように、a-like OSは、電子照射によって結晶部の成長が見られる場合が
ある。一方、nc-OSおよびCAAC-OSは、電子照射による結晶部の成長がほとん
ど見られない。即ち、a-like OSは、nc-OSおよびCAAC-OSと比べて
、不安定な構造であることがわかる。
Thus, in the a-like OS, the growth of the crystal part may be observed by electron irradiation. On the other hand, in nc-OS and CAAC-OS, almost no growth of crystal parts due to electron irradiation is observed. That is, it can be seen that the a-like OS has an unstable structure compared to the nc-OS and CAAC-OS.

また、鬆を有するため、a-like OSは、nc-OSおよびCAAC-OSと比
べて密度の低い構造である。具体的には、a-like OSの密度は、同じ組成の単結
晶の密度の78.6%以上92.3%未満となる。また、nc-OSの密度およびCAA
C-OSの密度は、同じ組成の単結晶の密度の92.3%以上100%未満となる。単結
晶の密度の78%未満となる酸化物半導体は、成膜すること自体が困難である。
In addition, since it has voids, the a-like OS has a lower density structure than the nc-OS and CAAC-OS. Specifically, the density of the a-like OS is 78.6% or more and less than 92.3% of the density of the single crystal having the same composition. Also, the density of nc-OS and CAA
The density of C—OS is 92.3% or more and less than 100% of the density of a single crystal having the same composition. It is difficult to form an oxide semiconductor with a density of less than 78% of the single crystal.

例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体において、
菱面体晶構造を有する単結晶InGaZnOの密度は6.357g/cmとなる。よ
って、例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体におい
て、a-like OSの密度は5.0g/cm以上5.9g/cm未満となる。ま
た、例えば、In:Ga:Zn=1:1:1[原子数比]を満たす酸化物半導体において
、nc-OSの密度およびCAAC-OSの密度は5.9g/cm以上6.3g/cm
未満となる。
For example, in an oxide semiconductor satisfying In:Ga:Zn=1:1:1 [atomic ratio],
The density of single crystal InGaZnO 4 having a rhombohedral crystal structure is 6.357 g/cm 3 . Therefore, for example, in an oxide semiconductor satisfying In:Ga:Zn=1:1:1 [atomic ratio], the density of the a-like OS is 5.0 g/cm 3 or more and less than 5.9 g/cm 3 . . Further, for example, in an oxide semiconductor satisfying In:Ga:Zn=1:1:1 [atomic ratio], the density of the nc-OS and the density of the CAAC-OS are 5.9 g/cm 3 or more and 6.3 g/cm 3 or more. cm
less than 3 .

なお、同じ組成の単結晶が存在しない場合、任意の割合で組成の異なる単結晶を組み合
わせることにより、所望の組成における単結晶に相当する密度を見積もることができる。
所望の組成の単結晶に相当する密度は、組成の異なる単結晶を組み合わせる割合に対して
、加重平均を用いて見積もればよい。ただし、密度は、可能な限り少ない種類の単結晶を
組み合わせて見積もることが好ましい。
If single crystals with the same composition do not exist, the density corresponding to a single crystal with a desired composition can be estimated by combining single crystals with different compositions at an arbitrary ratio.
The density corresponding to a single crystal with a desired composition can be estimated using a weighted average for the ratio of single crystals with different compositions combined. However, it is preferable to estimate the density by combining as few kinds of single crystals as possible.

以上のように、酸化物半導体は、様々な構造をとり、それぞれが様々な特性を有する。
なお、酸化物半導体は、例えば、非晶質酸化物半導体、a-like OS、nc-OS
、CAAC-OSのうち、二種以上を有する積層膜であってもよい。
As described above, oxide semiconductors have various structures and have various characteristics.
Note that the oxide semiconductor is, for example, an amorphous oxide semiconductor, an a-like OS, an nc-OS
, and CAAC-OS.

以上、本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態、実施例または参考例に示す構成と
適宜、組み合わせて用いることができる。
As described above, the structure described in this embodiment can be combined as appropriate with any of the structures described in other embodiments, examples, or reference examples.

(実施の形態4)
本実施の形態においては、本発明の一態様の半導体装置を有する表示装置、及び該表示
装置に入力装置を取り付けた電子機器について、図30乃至図34を用いて説明を行う。
(Embodiment 4)
In this embodiment, a display device including a semiconductor device of one embodiment of the present invention and an electronic device in which an input device is attached to the display device will be described with reference to FIGS.

<4-1.タッチパネルに関する説明>
なお、本実施の形態において、電子機器の一例として、表示装置と、入力装置とを合わ
せたタッチパネル2000について説明する。また、入力装置の一例として、タッチセン
サを用いる場合について説明する。
<4-1. Explanation of the touch panel>
Note that in this embodiment, a touch panel 2000 including a display device and an input device will be described as an example of an electronic device. Also, a case where a touch sensor is used as an example of an input device will be described.

図30(A)(B)は、タッチパネル2000の斜視図である。なお、図30(A)(
B)において、明瞭化のため、タッチパネル2000の代表的な構成要素を示す。
30A and 30B are perspective views of the touch panel 2000. FIG. Note that FIG. 30(A) (
In B), representative components of the touch panel 2000 are shown for clarity.

タッチパネル2000は、表示装置2501とタッチセンサ2595とを有する(図3
1(B)参照)。また、タッチパネル2000は、基板2510、基板2570、及び基
板2590を有する。なお、基板2510、基板2570、及び基板2590はいずれも
可撓性を有する。ただし、基板2510、基板2570、及び基板2590のいずれか一
つまたは全てが可撓性を有さない構成としてもよい。
The touch panel 2000 has a display device 2501 and a touch sensor 2595 (see FIG. 3).
1(B)). The touch panel 2000 also includes a substrate 2510 , a substrate 2570 , and a substrate 2590 . Note that the substrates 2510, 2570, and 2590 are all flexible. However, any one or all of the substrates 2510, 2570, and 2590 may have no flexibility.

表示装置2501は、基板2510上に複数の画素及び該画素に信号を供給することが
できる複数の配線2511を有する。複数の配線2511は、基板2510の外周部にま
で引き回され、その一部が端子2519を構成している。端子2519はFPC2509
(1)と電気的に接続する。
The display device 2501 has a plurality of pixels over a substrate 2510 and a plurality of wirings 2511 capable of supplying signals to the pixels. A plurality of wirings 2511 are routed to the outer peripheral portion of the substrate 2510 and some of them constitute terminals 2519 . Terminal 2519 is FPC2509
(1) is electrically connected.

基板2590は、タッチセンサ2595と、タッチセンサ2595と電気的に接続する
複数の配線2598とを有する。複数の配線2598は、基板2590の外周部に引き回
され、その一部は端子を構成する。そして、該端子はFPC2509(2)と電気的に接
続される。なお、図30(B)では明瞭化のため、基板2590の裏面側(基板2510
と対向する面側)に設けられるタッチセンサ2595の電極や配線等を実線で示している
A substrate 2590 has a touch sensor 2595 and a plurality of wirings 2598 electrically connected to the touch sensor 2595 . A plurality of wirings 2598 are routed around the outer peripheral portion of the substrate 2590, and some of them constitute terminals. This terminal is then electrically connected to the FPC 2509(2). Note that in FIG. 30B, for clarity, the back side of the substrate 2590 (the substrate 2510
The electrodes, wirings, and the like of the touch sensor 2595 provided on the surface opposite to ) are indicated by solid lines.

タッチセンサ2595として、例えば静電容量方式のタッチセンサを適用できる。静電
容量方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。
As the touch sensor 2595, for example, a capacitive touch sensor can be applied. The capacitance method includes a surface capacitance method, a projected capacitance method, and the like.

投影型静電容量方式としては、主に駆動方式の違いから自己容量方式、相互容量方式な
どがある。相互容量方式を用いると同時多点検出が可能となるため好ましい。
Projected capacitance methods include a self-capacitance method, a mutual capacitance method, and the like, mainly depending on the difference in driving method. It is preferable to use the mutual capacitance method because it enables simultaneous multi-point detection.

なお、図30(B)に示すタッチセンサ2595は、投影型静電容量方式のタッチセン
サを適用した構成である。
Note that the touch sensor 2595 illustrated in FIG. 30B has a structure using a projected capacitive touch sensor.

なお、タッチセンサ2595には、指等の被検知体の近接または接触を検出することが
できる、様々なセンサを適用することができる。
As the touch sensor 2595, various sensors capable of detecting proximity or contact of a detected object such as a finger can be applied.

投影型静電容量方式のタッチセンサ2595は、電極2591と電極2592とを有す
る。電極2591は、複数の配線2598のいずれかと電気的に接続し、電極2592は
複数の配線2598の他のいずれかと電気的に接続する。
A projected capacitive touch sensor 2595 has an electrode 2591 and an electrode 2592 . The electrode 2591 is electrically connected to one of the multiple wirings 2598 , and the electrode 2592 is electrically connected to the other one of the multiple wirings 2598 .

電極2592は、図30(A)(B)に示すように、一方向に繰り返し配置された複数
の四辺形が角部で接続される形状を有する。
As shown in FIGS. 30A and 30B, the electrode 2592 has a shape in which a plurality of quadrangles arranged repeatedly in one direction are connected at corners.

電極2591は四辺形であり、電極2592が延在する方向と交差する方向に繰り返し
配置されている。
The electrodes 2591 are quadrangular and are repeatedly arranged in a direction crossing the direction in which the electrodes 2592 extend.

配線2594は、電極2592を挟む二つの電極2591と電気的に接続する。このと
き、電極2592と配線2594の交差部の面積ができるだけ小さくなる形状が好ましい
。これにより、電極が設けられていない領域の面積を低減でき、透過率のバラツキを低減
できる。その結果、タッチセンサ2595を透過する光の輝度のバラツキを低減すること
ができる。
A wiring 2594 is electrically connected to two electrodes 2591 sandwiching the electrode 2592 . At this time, it is preferable to have a shape in which the area of the intersection of the electrode 2592 and the wiring 2594 is as small as possible. As a result, the area of the region where no electrode is provided can be reduced, and variations in transmittance can be reduced. As a result, variations in luminance of light transmitted through the touch sensor 2595 can be reduced.

なお、電極2591及び電極2592の形状はこれに限定されず、様々な形状を取りう
る。例えば、複数の電極2591をできるだけ隙間が生じないように配置し、絶縁層を介
して電極2592を、電極2591と重ならない領域ができるように離間して複数設ける
構成としてもよい。このとき、隣接する2つの電極2592の間に、これらとは電気的に
絶縁されたダミー電極を設けると、透過率の異なる領域の面積を低減できるため好ましい
Note that the shape of the electrode 2591 and the electrode 2592 is not limited to this, and can take various shapes. For example, a plurality of electrodes 2591 may be arranged with as few gaps as possible, and a plurality of electrodes 2592 may be provided with an insulating layer interposed therebetween so as to leave a region that does not overlap with the electrodes 2591 . At this time, it is preferable to provide a dummy electrode electrically insulated between two adjacent electrodes 2592 because the area of the regions with different transmittances can be reduced.

なお、電極2591、電極2592、配線2598などの導電膜、つまり、タッチパネ
ルを構成する配線や電極に用いることのできる材料として、酸化インジウム、酸化錫、酸
化亜鉛等を有する透明導電膜(例えば、ITOなど)が挙げられる。また、タッチパネル
を構成する配線や電極に用いることのできる材料として、例えば、抵抗値が低い方が好ま
しい。一例として、銀、銅、アルミニウム、カーボンナノチューブ、グラフェン、ハロゲ
ン化金属(ハロゲン化銀など)などを用いてもよい。さらに、非常に細くした(例えば、
直径が数ナノメール)複数の導電体を用いて構成されるような金属ナノワイヤを用いても
よい。または、導電体を網目状にした金属メッシュを用いてもよい。一例としては、Ag
ナノワイヤ、Cuナノワイヤ、Alナノワイヤ、Agメッシュ、Cuメッシュ、Alメッ
シュなどを用いてもよい。例えば、タッチパネルを構成する配線や電極にAgナノワイヤ
を用いる場合、可視光において透過率を89%以上、シート抵抗値を40Ω/□以上10
0Ω/□以下とすることができる。また、上述したタッチパネルを構成する配線や電極に
用いることのできる材料の一例である、金属ナノワイヤ、金属メッシュ、カーボンナノチ
ューブ、グラフェンなどは、可視光において透過率が高いため、表示素子に用いる電極(
例えば、画素電極または共通電極など)として用いてもよい。
As a material that can be used for the conductive films such as the electrodes 2591, the electrodes 2592, and the wirings 2598, that is, the wirings and electrodes that constitute the touch panel, a transparent conductive film containing indium oxide, tin oxide, zinc oxide, or the like (for example, ITO etc.). In addition, as a material that can be used for wiring and electrodes constituting a touch panel, for example, a material having a low resistance value is preferable. As an example, silver, copper, aluminum, carbon nanotubes, graphene, metal halides (such as silver halide), and the like may be used. In addition, it was made very thin (e.g.,
Metal nanowires, such as those constructed using a plurality of conductors (a few nanometers in diameter), may also be used. Alternatively, a metal mesh in which a conductor is meshed may be used. As an example, Ag
Nanowires, Cu nanowires, Al nanowires, Ag mesh, Cu mesh, Al mesh, etc. may be used. For example, when Ag nanowires are used for wiring and electrodes constituting a touch panel, the visible light transmittance is 89% or more, and the sheet resistance value is 40Ω/□ or more.
It can be 0Ω/□ or less. In addition, metal nanowires, metal meshes, carbon nanotubes, graphene, etc., which are examples of materials that can be used for the wiring and electrodes that constitute the touch panel described above, have high transmittance in visible light.
For example, it may be used as a pixel electrode or a common electrode).

<4-2.表示装置に関する説明>
次に、図31(A)を用いて、表示装置2501の詳細について説明する。図31(A
)は、図30(B)に示す一点鎖線X1-X2間の断面図に相当する。
<4-2. Explanation of display device>
Next, details of the display device 2501 are described with reference to FIG. Figure 31 (A
) corresponds to a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line X1-X2 shown in FIG.

表示装置2501は、マトリクス状に配置された複数の画素を有する。該画素は表示素
子と、該表示素子を駆動する画素回路とを有する。
The display device 2501 has a plurality of pixels arranged in matrix. The pixel has a display element and a pixel circuit that drives the display element.

表示素子としてEL素子を用いる構成について、図31(A)を用いて以下説明を行う
。なお、以下の説明においては、白色の光を射出するEL素子を適用する場合について説
明するが、EL素子はこれに限定されない。例えば、隣接する画素毎に射出する光の色が
異なるように、発光色が異なるEL素子を適用してもよい。
A structure using an EL element as a display element will be described below with reference to FIG. Note that in the following description, the case of applying an EL element that emits white light is described, but the EL element is not limited to this. For example, EL elements emitting light of different colors may be used so that adjacent pixels emit different colors of light.

基板2510及び基板2570としては、例えば、水蒸気の透過率が10-5g/(m
・day)以下、好ましくは10-6g/(m・day)以下である可撓性を有する
材料を好適に用いることができる。または、基板2510の熱膨張率と、基板2570の
熱膨張率とが、およそ等しい材料を用いると好適である。例えば、線膨張率が1×10
/K以下、好ましくは5×10-5/K以下、より好ましくは1×10-5/K以下で
ある材料を好適に用いることができる。
For example, the substrate 2510 and the substrate 2570 have a water vapor permeability of 10 −5 g/(m
2 ·day) or less, preferably 10 −6 g/(m 2 ·day) or less can be suitably used. Alternatively, it is preferable to use a material in which the coefficient of thermal expansion of the substrate 2510 and the coefficient of thermal expansion of the substrate 2570 are approximately the same. For example, if the coefficient of linear expansion is 1×10
3 /K or less, preferably 5×10 −5 /K or less, more preferably 1×10 −5 /K or less, can be suitably used.

なお、基板2510は、EL素子への不純物の拡散を防ぐ絶縁層2510aと、可撓性
基板2510bと、絶縁層2510a及び可撓性基板2510bを貼り合わせる接着層2
510cと、を有する積層体である。また、基板2570は、EL素子への不純物の拡散
を防ぐ絶縁層2570aと、可撓性基板2570bと、絶縁層2570a及び可撓性基板
2570bを貼り合わせる接着層2570cと、を有する積層体である。
Note that the substrate 2510 includes an insulating layer 2510a that prevents diffusion of impurities into the EL element, a flexible substrate 2510b, and an adhesive layer 2 that bonds the insulating layer 2510a and the flexible substrate 2510b together.
510c. In addition, the substrate 2570 is a laminate having an insulating layer 2570a that prevents diffusion of impurities into the EL element, a flexible substrate 2570b, and an adhesive layer 2570c that bonds the insulating layer 2570a and the flexible substrate 2570b together. .

接着層2510c及び接着層2570cとしては、例えば、ポリエステル、ポリオレフ
ィン、ポリアミド(ナイロン、アラミド等)、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリウレ
タン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂もしくはシロキサン結合を有する樹脂を含む材料を用
いることができる。
As the adhesive layer 2510c and the adhesive layer 2570c, for example, a material containing polyester, polyolefin, polyamide (nylon, aramid, etc.), polyimide, polycarbonate, polyurethane, acrylic resin, epoxy resin, or resin having a siloxane bond can be used.

また、基板2510と基板2570との間に封止層2560を有する。封止層2560
は、空気より大きい屈折率を有すると好ましい。また、図31(A)に示すように、封止
層2560側に光を取り出す場合は、封止層2560は光学素子を兼ねることができる。
A sealing layer 2560 is provided between the substrates 2510 and 2570 . encapsulation layer 2560
preferably has a refractive index greater than that of air. In addition, as shown in FIG. 31A, when light is extracted to the sealing layer 2560 side, the sealing layer 2560 can also serve as an optical element.

また、封止層2560の外周部にシール材を形成してもよい。当該シール材を用いるこ
とにより、基板2510、基板2570、封止層2560、及びシール材で囲まれた領域
にEL素子2550を有する構成とすることができる。なお、封止層2560として、不
活性気体(窒素やアルゴン等)を充填してもよい。また、当該不活性気体内に、乾燥材を
設けて、水分等を吸着させる構成としてもよい。また、上述のシール材としては、例えば
、エポキシ系樹脂やガラスフリットを用いるのが好ましい。また、シール材に用いる材料
としては、水分や酸素を透過しない材料を用いると好適である。
In addition, a sealing material may be formed on the outer peripheral portion of the sealing layer 2560 . By using the sealant, the EL element 2550 can be provided in a region surrounded by the substrate 2510, the substrate 2570, the sealing layer 2560, and the sealant. Note that the sealing layer 2560 may be filled with an inert gas (nitrogen, argon, or the like). Also, a drying material may be provided in the inert gas to adsorb moisture or the like. Moreover, it is preferable to use, for example, an epoxy resin or a glass frit as the sealing material. Moreover, as a material used for the sealing material, it is preferable to use a material that does not transmit moisture or oxygen.

また、図31(A)に示す表示装置2501は、画素2505を有する。また、画素2
505は、発光モジュール2580と、EL素子2550と、EL素子2550に電力を
供給することができるトランジスタ2502tと、を有する。なお、トランジスタ250
2tは、画素回路の一部として機能する。
A display device 2501 illustrated in FIG. 31A includes pixels 2505 . Also, pixel 2
505 has a light emitting module 2580, an EL element 2550, and a transistor 2502t that can power the EL element 2550. FIG. Note that the transistor 250
2t functions as part of the pixel circuit.

また、発光モジュール2580は、EL素子2550と、着色層2567とを有する。
また、EL素子2550は、下部電極と、上部電極と、下部電極と上部電極との間にEL
層とを有する。
Further, the light-emitting module 2580 has an EL element 2550 and a colored layer 2567 .
In addition, the EL element 2550 includes a lower electrode, an upper electrode, and an EL element between the lower electrode and the upper electrode.
layer.

また、封止層2560が光を取り出す側に設けられている場合、封止層2560は、E
L素子2550と着色層2567に接する。
In addition, when the sealing layer 2560 is provided on the side from which light is extracted, the sealing layer 2560 has an E
It is in contact with the L element 2550 and the coloring layer 2567 .

着色層2567は、EL素子2550と重なる位置にある。これにより、EL素子25
50が発する光の一部は着色層2567を透過して、図中に示す矢印の方向の発光モジュ
ール2580の外部に射出される。
The colored layer 2567 is positioned so as to overlap with the EL element 2550 . As a result, the EL element 25
Part of the light emitted by 50 is transmitted through the colored layer 2567 and emitted to the outside of the light emitting module 2580 in the direction of the arrow shown in the drawing.

また、表示装置2501には、光を射出する方向に遮光層2568が設けられる。遮光
層2568は、着色層2567を囲むように設けられている。
In addition, the display device 2501 is provided with a light-blocking layer 2568 in the direction in which light is emitted. A light shielding layer 2568 is provided so as to surround the colored layer 2567 .

着色層2567としては、特定の波長帯域の光を透過する機能を有していればよく、例
えば、赤色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタ、緑色の波長帯域の光を透過するカ
ラーフィルタ、青色の波長帯域の光を透過するカラーフィルタ、黄色の波長帯域の光を透
過するカラーフィルタなどを用いることができる。各カラーフィルタは、様々な材料を用
いて、印刷法、インクジェット法、フォトリソグラフィ技術を用いたエッチング方法など
で形成することができる。
The colored layer 2567 may have a function of transmitting light in a specific wavelength band. For example, a color filter that transmits light in a red wavelength band, a color filter that transmits light in a green wavelength band, A color filter that transmits light in the blue wavelength band, a color filter that transmits light in the yellow wavelength band, or the like can be used. Each color filter can be formed using various materials by a printing method, an inkjet method, an etching method using a photolithographic technique, or the like.

また、表示装置2501には、絶縁層2521が設けられる。絶縁層2521はトラン
ジスタ2502t等を覆う。なお、絶縁層2521は、画素回路に起因する凹凸を平坦化
するための機能を有する。また、絶縁層2521に不純物の拡散を抑制できる機能を付与
してもよい。これにより、不純物の拡散によるトランジスタ2502t等の信頼性の低下
を抑制できる。
In addition, the display device 2501 is provided with an insulating layer 2521 . An insulating layer 2521 covers the transistor 2502t and the like. Note that the insulating layer 2521 has a function of planarizing unevenness caused by the pixel circuit. Further, the insulating layer 2521 may have a function of suppressing diffusion of impurities. As a result, deterioration in reliability of the transistor 2502t and the like due to impurity diffusion can be suppressed.

また、EL素子2550は、絶縁層2521の上方に形成される。また、EL素子25
50が有する下部電極には、該下部電極の端部に重なる隔壁2528が設けられる。なお
、基板2510と、基板2570との間隔を制御するスペーサを、隔壁2528上に形成
してもよい。
Also, the EL element 2550 is formed above the insulating layer 2521 . Also, the EL element 25
The lower electrode of 50 is provided with a partition wall 2528 that overlaps the edge of the lower electrode. Note that a spacer that controls the distance between the substrate 2510 and the substrate 2570 may be formed over the partition wall 2528 .

また、走査線駆動回路2504は、トランジスタ2503tと、容量素子2503cと
を有する。なお、駆動回路を画素回路と同一の工程で同一基板上に形成することができる
The scan line driver circuit 2504 also includes a transistor 2503t and a capacitor 2503c. Note that the driver circuit and the pixel circuit can be formed over the same substrate in the same process.

また、基板2510上には、信号を供給することができる配線2511が設けられる。
また、配線2511上には、端子2519が設けられる。また、端子2519には、FP
C2509(1)が電気的に接続される。また、FPC2509(1)は、ビデオ信号、
クロック信号、スタート信号、リセット信号等を供給する機能を有する。なお、FPC2
509(1)にはプリント配線基板(PWB)が取り付けられていても良い。
A wiring 2511 capable of supplying a signal is provided over the substrate 2510 .
A terminal 2519 is provided over the wiring 2511 . In addition, the terminal 2519 has an FP
C2509(1) is electrically connected. Also, the FPC 2509 (1) is a video signal,
It has a function of supplying a clock signal, a start signal, a reset signal, and the like. Note that FPC2
A printed wiring board (PWB) may be attached to 509(1).

なお、トランジスタ2502t及びトランジスタ2503tのいずれか一方または双方
に先の実施の形態に示すトランジスタを適用すればよい。本実施の形態で用いるトランジ
スタは、高純度化し、酸素欠損の形成を抑制した酸化物半導体膜を有する。該トランジス
タは、オフ状態における電流値(オフ電流値)を低くすることができる。よって、画像信
号等の電気信号の保持時間を長くすることができ、電源オン状態では書き込み間隔も長く
設定できる。よって、リフレッシュ動作の頻度を少なくすることができるため、消費電力
を抑制する効果を奏する。また、本実施の形態で用いるトランジスタは、比較的高い電界
効果移動度が得られるため、高速駆動が可能である。例えば、このような高速駆動が可能
なトランジスタを表示装置2501に用いることで、画素回路のスイッチングトランジス
タと、駆動回路に使用するドライバトランジスタを同一基板上に形成することができる。
すなわち、別途駆動回路として、シリコンウェハ等により形成された半導体装置を用いる
必要がないため、半導体装置の部品点数を削減することができる。また、画素回路におい
ても、高速駆動が可能なトランジスタを用いることで、高画質な画像を提供することがで
きる。
Note that the transistor described in any of the above embodiments may be applied to either one or both of the transistor 2502t and the transistor 2503t. The transistor used in this embodiment includes a highly purified oxide semiconductor film in which formation of oxygen vacancies is suppressed. The transistor can have a low current value in an off state (off current value). Therefore, the holding time of an electric signal such as an image signal can be lengthened, and the writing interval can be set long in the power-on state. Therefore, the frequency of the refresh operation can be reduced, which has the effect of suppressing power consumption. In addition, since the transistor used in this embodiment mode has relatively high field-effect mobility, it can be driven at high speed. For example, by using such a transistor capable of high-speed driving in the display device 2501, a switching transistor of a pixel circuit and a driver transistor used in a driver circuit can be formed over the same substrate.
That is, since it is not necessary to use a semiconductor device formed of a silicon wafer or the like as a separate drive circuit, the number of parts of the semiconductor device can be reduced. Also in a pixel circuit, a high-quality image can be provided by using a transistor that can be driven at high speed.

<4-3.タッチセンサに関する説明>
次に、図31(B)を用いて、タッチセンサ2595の詳細について説明する。図31
(B)は、図30(B)に示す一点鎖線X3-X4間の断面図に相当する。
<4-3. Explanation of Touch Sensor>
Next, details of the touch sensor 2595 are described with reference to FIG. Figure 31
(B) corresponds to a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line X3-X4 shown in FIG. 30(B).

タッチセンサ2595は、基板2590に千鳥状に配置された電極2591及び電極2
592と、電極2591及び電極2592を覆う絶縁層2593と、隣り合う電極259
1を電気的に接続する配線2594とを有する。
The touch sensor 2595 includes electrodes 2591 and electrodes 2591 and 2591 staggered on the substrate 2590 .
592, an insulating layer 2593 covering the electrodes 2591 and 2592, and an adjacent electrode 259
1 and a wiring 2594 for electrically connecting 1 to each other.

電極2591及び電極2592は、透光性を有する導電材料を用いて形成する。透光性
を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウム亜鉛酸
化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いることができる
。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例えば膜状
に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。還元する方法と
しては、熱を加える方法等を挙げることができる。
The electrodes 2591 and 2592 are formed using a light-transmitting conductive material. As the light-transmitting conductive material, a conductive oxide such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, or gallium-added zinc oxide can be used. Note that a film containing graphene can also be used. A film containing graphene can be formed, for example, by reducing a film containing graphene oxide. Examples of the method of reduction include a method of applying heat.

例えば、透光性を有する導電性材料を基板2590上にスパッタリング法により成膜し
た後、フォトリソグラフィ法等の様々なパターニング技術により、不要な部分を除去して
、電極2591及び電極2592を形成することができる。
For example, after a light-transmitting conductive material is deposited over the substrate 2590 by a sputtering method, unnecessary portions are removed by various patterning techniques such as photolithography to form the electrodes 2591 and 2592. be able to.

また、絶縁層2593に用いる材料としては、例えば、アクリル、エポキシなどの樹脂
、シロキサン結合を有する樹脂の他、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化アルミニウ
ムなどの無機絶縁材料を用いることもできる。
As a material used for the insulating layer 2593, for example, an inorganic insulating material such as silicon oxide, silicon oxynitride, or aluminum oxide can be used in addition to a resin such as acrylic or epoxy resin and a resin having a siloxane bond.

また、電極2591に達する開口部が絶縁層2593に設けられ、配線2594が隣接
する電極2591と電気的に接続する。透光性の導電性材料は、タッチパネルの開口率を
高めることができるため、配線2594に好適に用いることができる。また、電極259
1及び電極2592より導電性の高い材料は、電気抵抗を低減できるため配線2594に
好適に用いることができる。
An opening reaching the electrode 2591 is provided in the insulating layer 2593 and the wiring 2594 is electrically connected to the adjacent electrode 2591 . A light-transmitting conductive material can increase the aperture ratio of the touch panel, and thus can be preferably used for the wiring 2594 . Also, the electrode 259
1 and the electrode 2592 can be preferably used for the wiring 2594 because the electrical resistance can be reduced.

電極2592は、一方向に延在し、複数の電極2592がストライプ状に設けられてい
る。また、配線2594は電極2592と交差して設けられている。
The electrodes 2592 extend in one direction, and a plurality of electrodes 2592 are provided in stripes. Also, the wiring 2594 is provided to cross the electrode 2592 .

一対の電極2591が1つの電極2592を挟んで設けられる。また、配線2594は
一対の電極2591を電気的に接続している。
A pair of electrodes 2591 are provided with one electrode 2592 interposed therebetween. A wiring 2594 electrically connects the pair of electrodes 2591 .

なお、複数の電極2591は、1つの電極2592と必ずしも直交する方向に配置され
る必要はなく、0度を超えて90度未満の角度をなすように配置されてもよい。
It should be noted that the plurality of electrodes 2591 do not necessarily have to be arranged in a direction orthogonal to one electrode 2592, and may be arranged so as to form an angle of more than 0 degrees and less than 90 degrees.

また、配線2598は、電極2591または電極2592と電気的に接続される。また
、配線2598の一部は、端子として機能する。配線2598としては、例えば、アルミ
ニウム、金、白金、銀、ニッケル、チタン、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コ
バルト、銅、またはパラジウム等の金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用いること
ができる。
In addition, wiring 2598 is electrically connected to electrode 2591 or electrode 2592 . Part of the wiring 2598 functions as a terminal. As the wiring 2598, for example, a metal material such as aluminum, gold, platinum, silver, nickel, titanium, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, or palladium, or an alloy material containing the metal material can be used. can.

なお、絶縁層2593及び配線2594を覆う絶縁層を設けて、タッチセンサ2595
を保護してもよい。
Note that an insulating layer covering the insulating layer 2593 and the wiring 2594 is provided so that the touch sensor 2595
may be protected.

また、接続層2599は、配線2598とFPC2509(2)を電気的に接続させる
Also, the connection layer 2599 electrically connects the wiring 2598 and the FPC 2509(2).

接続層2599としては、異方性導電フィルム(ACF:Anisotropic C
onductive Film)や、異方性導電ペースト(ACP:Anisotrop
ic Conductive Paste)などを用いることができる。
As the connection layer 2599, an anisotropic conductive film (ACF: Anisotropic C
inductive Film) and anisotropic conductive paste (ACP: Anisotrop
IC Conductive Paste) or the like can be used.

<4-4.タッチパネルに関する説明>
次に、図32(A)を用いて、タッチパネル2000の詳細について説明する。図32
(A)は、図30(A)に示す一点鎖線X5-X6間の断面図に相当する。
<4-4. Explanation of the touch panel>
Next, details of the touch panel 2000 will be described with reference to FIG. Figure 32
(A) corresponds to a cross-sectional view taken along the dashed-dotted line X5-X6 shown in FIG. 30(A).

図32(A)に示すタッチパネル2000は、図31(A)で説明した表示装置250
1と、図31(B)で説明したタッチセンサ2595と、を貼り合わせた構成である。
The touch panel 2000 shown in FIG. 32(A) is the display device 250 described in FIG. 31(A).
1 and the touch sensor 2595 described with reference to FIG.

また、図32(A)に示すタッチパネル2000は、図31(A)で説明した構成の他
、接着層2597と、反射防止層2569と、を有する。
Further, the touch panel 2000 shown in FIG. 32A has an adhesive layer 2597 and an antireflection layer 2569 in addition to the structure described in FIG.

接着層2597は、配線2594と接して設けられる。なお、接着層2597は、タッ
チセンサ2595が表示装置2501に重なるように、基板2590を基板2570に貼
り合わせている。また、接着層2597は、透光性を有すると好ましい。また、接着層2
597としては、熱硬化性樹脂、または紫外線硬化樹脂を用いることができる。例えば、
アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、またはシロキサン系樹脂を用いるこ
とができる。
The adhesive layer 2597 is provided in contact with the wiring 2594 . Note that the adhesive layer 2597 bonds the substrate 2590 to the substrate 2570 so that the touch sensor 2595 overlaps with the display device 2501 . Further, the adhesive layer 2597 preferably has a light-transmitting property. Also, the adhesive layer 2
As 597, a thermosetting resin or an ultraviolet curable resin can be used. for example,
Acrylic resin, urethane resin, epoxy resin, or siloxane resin can be used.

反射防止層2569は、画素に重なる位置に設けられる。反射防止層2569として、
例えば円偏光板を用いることができる。
The antireflection layer 2569 is provided at a position overlapping with the pixels. As the antireflection layer 2569,
For example, a circularly polarizing plate can be used.

次に、図32(A)に示す構成と異なる構成のタッチパネルについて、図32(B)を
用いて説明する。
Next, a touch panel having a structure different from that shown in FIG. 32A will be described with reference to FIG.

図32(B)は、タッチパネル2001の断面図である。図32(B)に示すタッチパ
ネル2001は、図32(A)に示すタッチパネル2000と、表示装置2501に対す
るタッチセンサ2595の位置が異なる。ここでは異なる構成について詳細に説明し、同
様の構成を用いることができる部分は、タッチパネル2000の説明を援用する。
FIG. 32B is a cross-sectional view of the touch panel 2001. FIG. A touch panel 2001 shown in FIG. 32B differs from the touch panel 2000 shown in FIG. Here, different configurations are described in detail, and the description of the touch panel 2000 is used for portions where the same configurations can be used.

着色層2567は、EL素子2550の下方に位置する。また、図32(B)に示すE
L素子2550は、トランジスタ2502tが設けられている側に光を射出する。これに
より、EL素子2550が発する光の一部は、着色層2567を透過して、図中に示す矢
印の方向の発光モジュール2580の外部に射出される。
Colored layer 2567 is located below EL element 2550 . Moreover, E shown in FIG.
The L element 2550 emits light to the side where the transistor 2502t is provided. As a result, part of the light emitted by the EL element 2550 is transmitted through the colored layer 2567 and emitted to the outside of the light emitting module 2580 in the direction of the arrow shown in the drawing.

また、タッチセンサ2595は、表示装置2501の基板2510側に設けられている
A touch sensor 2595 is provided on the substrate 2510 side of the display device 2501 .

接着層2597は、基板2510と基板2590の間にあり、表示装置2501とタッ
チセンサ2595を貼り合わせる。
An adhesive layer 2597 is between the substrates 2510 and 2590 and bonds the display device 2501 and the touch sensor 2595 together.

図32(A)(B)に示すように、発光素子から射出される光は、基板2510及び基
板2570のいずれか一方または双方を通して射出されればよい。
As shown in FIGS. 32A and 32B, light emitted from the light-emitting element may be emitted through one or both of the substrate 2510 and the substrate 2570. FIG.

<4-5.タッチパネルの駆動方法に関する説明>
次に、タッチパネルの駆動方法の一例について、図33を用いて説明を行う。
<4-5. Explanation of Touch Panel Driving Method>
Next, an example of a method for driving the touch panel will be described with reference to FIG. 33 .

図33(A)は、相互容量方式のタッチセンサの構成を示すブロック図である。図33
(A)では、パルス電圧出力回路2601、電流検出回路2602を示している。なお、
図33(A)では、パルス電圧が与えられる電極2621をX1-X6として、電流の変
化を検知する電極2622をY1-Y6として、それぞれ6本の配線で例示している。ま
た、図33(A)は、電極2621と、電極2622とが重畳することで形成される容量
2603を示している。なお、電極2621と電極2622とはその機能を互いに置き換
えてもよい。
FIG. 33A is a block diagram showing a configuration of a mutual capacitance touch sensor. Figure 33
(A) shows a pulse voltage output circuit 2601 and a current detection circuit 2602 . note that,
In FIG. 33A, X1 to X6 are electrodes 2621 to which a pulse voltage is applied, and Y1 to Y6 are electrodes 2622 that detect a change in current, respectively, and six wirings are illustrated. FIG. 33A shows a capacitor 2603 formed by overlapping the electrode 2621 and the electrode 2622. FIG. Note that the functions of the electrodes 2621 and 2622 may be replaced with each other.

パルス電圧出力回路2601は、X1-X6の配線に順にパルス電圧を印加するための
回路である。X1-X6の配線にパルス電圧が印加されることで、容量2603を形成す
る電極2621と電極2622との間に電界が生じる。この電極間に生じる電界が遮蔽等
により容量2603の相互容量に変化を生じさせることを利用して、被検知体の近接、ま
たは接触を検出することができる。
The pulse voltage output circuit 2601 is a circuit for sequentially applying a pulse voltage to the wirings of X1 to X6. An electric field is generated between the electrodes 2621 and 2622 forming the capacitor 2603 by applying a pulse voltage to the wiring of X1 to X6. The electric field generated between the electrodes causes a change in the mutual capacitance of the capacitor 2603 due to shielding or the like, and this can be used to detect the proximity or contact of the object to be sensed.

電流検出回路2602は、容量2603での相互容量の変化による、Y1-Y6の配線
での電流の変化を検出するための回路である。Y1-Y6の配線では、被検知体の近接、
または接触がないと検出される電流値に変化はないが、検出する被検知体の近接、または
接触により相互容量が減少する場合には電流値が減少する変化を検出する。なお電流の検
出は、積分回路等を用いて行えばよい。
A current detection circuit 2602 is a circuit for detecting a change in current in the wiring Y1-Y6 due to a change in mutual capacitance in the capacitor 2603. FIG. In the wiring of Y1-Y6, the proximity of the object to be detected,
Alternatively, if there is no contact, there is no change in the detected current value, but if the mutual capacitance decreases due to the proximity or contact of the object to be detected, a change in which the current value decreases is detected. Note that current detection may be performed using an integrating circuit or the like.

次に、図33(B)には、図33(A)で示す相互容量方式のタッチセンサにおける入
出力波形のタイミングチャートを示す。図33(B)では、1フレーム期間で各行列での
被検知体の検出を行うものとする。また図33(B)では、被検知体を検出しない場合(
非タッチ)と被検知体を検出する場合(タッチ)との2つの場合について示している。な
おY1-Y6の配線については、検出される電流値に対応する電圧値とした波形を示して
いる。
Next, FIG. 33B shows a timing chart of input/output waveforms in the mutual capacitance touch sensor shown in FIG. In FIG. 33(B), it is assumed that the detected object is detected in each matrix in one frame period. In addition, in FIG. 33B, when the object to be detected is not detected (
Two cases are shown: non-touch) and detection of an object to be detected (touch). For the wiring Y1-Y6, waveforms are shown with voltage values corresponding to the detected current values.

X1-X6の配線には、順にパルス電圧が与えられ、該パルス電圧にしたがってY1-
Y6の配線での波形が変化する。被検知体の近接または接触がない場合には、X1-X6
の配線の電圧の変化に応じてY1-Y6の波形が一様に変化する。一方、被検知体が近接
または接触する箇所では、電流値が減少するため、これに対応する電圧値の波形も変化す
る。
A pulse voltage is sequentially applied to the wirings of X1-X6, and according to the pulse voltage, Y1-
The waveform at the wiring of Y6 changes. When there is no proximity or contact with the object to be detected, X1-X6
The waveforms of Y1-Y6 uniformly change according to the change in the voltage of the wiring. On the other hand, since the current value decreases at the location where the object to be detected approaches or touches, the waveform of the corresponding voltage value also changes.

このように、相互容量の変化を検出することにより、被検知体の近接または接触を検知
することができる。
By detecting the change in mutual capacitance in this manner, the proximity or contact of the object to be detected can be detected.

<4-6.センサ回路に関する説明>
また、図33(A)ではタッチセンサとして配線の交差部に容量2603のみを設ける
パッシブ型のタッチセンサの構成を示したが、トランジスタと容量とを有するアクティブ
型のタッチセンサとしてもよい。アクティブ型のタッチセンサに含まれるセンサ回路の一
例を図34に示す。
<4-6. Description of Sensor Circuit>
Although FIG. 33A shows a structure of a passive touch sensor in which only the capacitor 2603 is provided at the intersection of wirings as a touch sensor, an active touch sensor including a transistor and a capacitor may be used. FIG. 34 shows an example of a sensor circuit included in an active touch sensor.

図34に示すセンサ回路は、容量2603と、トランジスタ2611と、トランジスタ
2612と、トランジスタ2613とを有する。
The sensor circuit shown in FIG. 34 has a capacitor 2603 , a transistor 2611 , a transistor 2612 and a transistor 2613 .

トランジスタ2613はゲートに信号G2が与えられ、ソースまたはドレインの一方に
電圧VRESが与えられ、他方が容量2603の一方の電極およびトランジスタ2611
のゲートと電気的に接続する。トランジスタ2611は、ソースまたはドレインの一方が
トランジスタ2612のソースまたはドレインの一方と電気的に接続し、他方に電圧VS
Sが与えられる。トランジスタ2612は、ゲートに信号G1が与えられ、ソースまたは
ドレインの他方が配線MLと電気的に接続する。容量2603の他方の電極には電圧VS
Sが与えられる。
A transistor 2613 has a gate to which a signal G2 is applied, a source or a drain to which a voltage VRES is applied, and a transistor 2613 to which one electrode of the capacitor 2603 and the transistor 2611 are connected.
electrically connected to the gate of Transistor 2611 has one of its source and drain electrically connected to one of source and drain of transistor 2612 and the other to voltage VS.
S is given. The transistor 2612 has a gate supplied with a signal G1, and the other of the source and the drain is electrically connected to the wiring ML. Voltage VS is applied to the other electrode of capacitor 2603
S is given.

次に、図34に示すセンサ回路の動作について説明する。まず、信号G2としてトラン
ジスタ2613をオン状態とする電位が与えられることで、トランジスタ2611のゲー
トが接続されるノードnに電圧VRESに対応した電位が与えられる。次に、信号G2と
してトランジスタ2613をオフ状態とする電位が与えられることで、ノードnの電位が
保持される。
Next, the operation of the sensor circuit shown in FIG. 34 will be described. First, when a potential for turning on the transistor 2613 is applied as the signal G2, a potential corresponding to the voltage VRES is applied to the node n to which the gate of the transistor 2611 is connected. Next, a potential for turning off the transistor 2613 is applied as the signal G2, so that the potential of the node n is held.

続いて、指等の被検知体の近接または接触により、容量2603の相互容量が変化する
ことに伴い、ノードnの電位がVRESから変化する。
Subsequently, the potential of the node n changes from VRES as the mutual capacitance of the capacitor 2603 changes due to the proximity or contact of an object to be detected such as a finger.

読み出し動作は、信号G1としてトランジスタ2612をオン状態とする電位を与える
。ノードnの電位に応じてトランジスタ2611に流れる電流、すなわち配線MLに流れ
る電流が変化する。この電流を検出することにより、被検知体の近接または接触を検出す
ることができる。
A read operation provides a potential to turn on the transistor 2612 as the signal G1. The current flowing through the transistor 2611, that is, the current flowing through the wiring ML changes according to the potential of the node n. By detecting this current, it is possible to detect the proximity or contact of the object to be detected.

トランジスタ2611、トランジスタ2612、及びトランジスタ2613に先の実施
の形態に示すトランジスタを適用することができる。とくにトランジスタ2613に先の
実施の形態に示すトランジスタを適用することにより、ノードnの電位を長期間に亘って
保持することが可能となり、ノードnにVRESを供給しなおす動作(リフレッシュ動作
)の頻度を減らすことができる。
The transistors described in the above embodiments can be applied to the transistors 2611 , 2612 , and 2613 . In particular, by using the transistor described in any of the above embodiments as the transistor 2613, the potential of the node n can be held for a long time, and the frequency of operation (refresh operation) to resupply VRES to the node n can be increased. can be reduced.

本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態、実施例または参考例に示す構成と適宜組
み合わせて用いることができる。
The structure described in this embodiment can be used in appropriate combination with any of the structures described in other embodiments, examples, or reference examples.

(実施の形態5)
本実施の形態では、上記実施の形態における半導体装置に適用可能な入出力装置(タッ
チパネル)、入力装置(タッチセンサ)、及び出力装置(表示パネル)の構成例について
説明する。
(Embodiment 5)
In this embodiment, structural examples of an input/output device (touch panel), an input device (touch sensor), and an output device (display panel) that can be applied to the semiconductor device in the above embodiments will be described.

<5-1.タッチパネルの構成例>
図35(A)は、タッチパネル600の斜視概略図である。また図35(B)は、図3
5(A)を展開した斜視概略図である。なお明瞭化のため、代表的な構成要素のみを示し
ている。また図35(B)では、一部の構成要素(基板602等)を破線で輪郭のみ明示
している。
<5-1. Configuration example of touch panel>
FIG. 35A is a schematic perspective view of the touch panel 600. FIG. Moreover, FIG. 35(B) shows the
5(A) is an exploded perspective schematic view; FIG. For clarity, only representative components are shown. In addition, in FIG. 35B, only the contours of some components (substrate 602, etc.) are indicated by dashed lines.

タッチパネル600は、基板601と基板602とを有し、これらが重ねて設けられて
いる。
The touch panel 600 has a substrate 601 and a substrate 602, which are stacked on top of each other.

図35(A)(B)では、入力装置610が基板602、複数の電極631、複数の電
極632、複数の配線652、複数の配線653、FPC(Flexible Prin
ted Circuit)650、及びIC651を有する場合を示している。
35A and 35B, the input device 610 includes a substrate 602, a plurality of electrodes 631, a plurality of electrodes 632, a plurality of wirings 652, a plurality of wirings 653, an FPC (flexible printed circuit board).
ted Circuit) 650 and IC 651.

入力装置610としては、例えば静電容量方式のタッチセンサを適用できる。静電容量
方式としては、表面型静電容量方式、投影型静電容量方式等がある。また投影型静電容量
方式としては、主に駆動方法の違いから自己容量方式、相互容量方式等がある。相互容量
方式を用いると、同時多点検出が可能となるため好ましい。以下では、投影型静電容量方
式のタッチセンサを適用する場合について説明する。
As the input device 610, for example, a capacitive touch sensor can be applied. The capacitance method includes a surface capacitance method, a projected capacitance method, and the like. As for the projected electrostatic capacitance method, there are a self-capacitance method, a mutual capacitance method, and the like, depending mainly on the difference in the driving method. It is preferable to use the mutual capacitance method because it enables simultaneous multi-point detection. A case where a projected capacitive touch sensor is applied will be described below.

なおこれに限られず、指やスタイラスなどの被検知体の近接、または接触を検出するこ
とのできる様々なセンサを入力装置610に適用することもできる。
Note that the input device 610 is not limited to this, and various sensors capable of detecting the proximity or contact of an object to be detected such as a finger or a stylus can be applied to the input device 610 .

基板601上には、表示部662、駆動回路663、配線664等が設けられている。
また基板601には、配線664と電気的に接続されるFPC660が設けられている。
また図35(A)(B)では、FPC660上にIC661が設けられている例を示して
いる。
A display portion 662 , a driver circuit 663 , a wiring 664 , and the like are provided over the substrate 601 .
Further, the substrate 601 is provided with an FPC 660 electrically connected to the wiring 664 .
35A and 35B show an example in which an IC 661 is provided on the FPC 660. FIG.

表示部662は、少なくとも複数の画素を有する。画素は、少なくとも一つの表示素子
を有する。また、画素は、トランジスタ及び表示素子を備えることが好ましい。表示素子
としては、代表的には有機EL素子などの発光素子を用いることができる。
The display portion 662 has at least a plurality of pixels. A pixel has at least one display element. Also, the pixel preferably comprises a transistor and a display element. As the display element, typically, a light-emitting element such as an organic EL element can be used.

駆動回路663は、例えばゲート線駆動回路、信号線駆動回路等として機能する回路を
用いることができる。
For the driver circuit 663, a circuit that functions as a gate line driver circuit, a signal line driver circuit, or the like can be used, for example.

配線664は、表示部662や駆動回路663に信号や電力を供給する機能を有する。
当該信号や電力は、FPC660を介して外部、またはIC661から配線664に入力
される。
The wiring 664 has a function of supplying signals and power to the display portion 662 and the driver circuit 663 .
The signal and power are input to the wiring 664 from the outside through the FPC 660 or from the IC 661 .

また、図35(A)(B)では、FPC660上にCOF(Chip On Film
)方式により実装されたIC661が設けられている例を示している。IC661は、例
えばゲート線駆動回路、または信号線駆動回路などとしての機能を有するICを適用でき
る。なおタッチパネル600がゲート線駆動回路及び信号線駆動回路として機能する回路
を備える場合や、ゲート線駆動回路や信号線駆動回路として機能する回路を外部に設け、
FPC660を介してタッチパネル600を駆動するための信号を入力する場合などでは
、IC661を設けない構成としてもよい。また、IC661を、COG(Chip O
n Glass)方式等により、基板601に直接実装してもよい。
35A and 35B, a COF (Chip On Film) is mounted on the FPC 660
) shows an example in which an IC 661 mounted by the method is provided. For the IC 661, for example, an IC having a function as a gate line driver circuit, a signal line driver circuit, or the like can be applied. Note that in the case where the touch panel 600 includes a circuit that functions as a gate line driver circuit and a signal line driver circuit, or a circuit that functions as a gate line driver circuit and a signal line driver circuit is provided externally,
When a signal for driving the touch panel 600 is input through the FPC 660, the IC 661 may not be provided. Also, the IC661 is a COG (Chip O
n Glass) method or the like may be directly mounted on the substrate 601 .

<5-2.入力装置の構成例>
以下では、入力装置(タッチセンサ)の構成例について、図面を参照して説明する。
<5-2. Configuration example of input device>
A configuration example of the input device (touch sensor) will be described below with reference to the drawings.

図36(A)に、入力装置610の上面概略図を示す。入力装置610は、基板602
上に複数の電極631、複数の電極632、複数の配線652、複数の配線653を有す
る。また基板602には、複数の配線652及び複数の配線653の各々と電気的に接続
するFPC650が設けられている。また、図36(A)では、FPC650にIC65
1が設けられている例を示している。
FIG. 36A shows a schematic top view of the input device 610. FIG. The input device 610 includes a substrate 602
A plurality of electrodes 631, a plurality of electrodes 632, a plurality of wirings 652, and a plurality of wirings 653 are provided thereon. Further, the substrate 602 is provided with an FPC 650 electrically connected to each of the plurality of wirings 652 and the plurality of wirings 653 . Also, in FIG. 36(A), IC65 is connected to FPC650.
1 is shown.

図36(B)に、図36(A)中の一点鎖線で囲った領域の拡大図を示す。電極631
は、複数の菱形の電極パターンが、横方向に連なった形状を有している。一列に並んだ菱
形の電極パターンは、それぞれ電気的に接続されている。また電極632も同様に、複数
の菱形の電極パターンが、縦方向に連なった形状を有し、一列に並んだ菱形の電極パター
ンはそれぞれ電気的に接続されている。また、電極631と、電極632とはこれらの一
部が重畳し、互いに交差している。この交差部分では電極631と電極632とが電気的
に短絡(ショート)しないように、絶縁体が挟持されている。
FIG. 36(B) shows an enlarged view of a region surrounded by a dashed line in FIG. 36(A). electrode 631
has a shape in which a plurality of rhombic electrode patterns are arranged in a horizontal direction. The diamond-shaped electrode patterns arranged in a row are electrically connected to each other. Likewise, the electrode 632 has a shape in which a plurality of rhombic electrode patterns are arranged in a vertical direction, and the rhombic electrode patterns arranged in a row are electrically connected to each other. Moreover, the electrode 631 and the electrode 632 partially overlap each other and cross each other. An insulator is sandwiched at this intersection so that the electrodes 631 and 632 are not electrically short-circuited.

また図36(C)に示すように、電極632が菱形の形状を有する複数の電極633と
、ブリッジ電極634によって構成されていてもよい。島状の電極633は、縦方向に並
べて配置され、ブリッジ電極634により隣接する2つの電極633が電気的に接続され
ている。このような構成とすることで、電極633と、電極631を同一の導電膜を加工
することで同時に形成することができる。そのためこれらの膜厚のばらつきを抑制するこ
とができ、それぞれの電極の抵抗値や光透過率が場所によってばらつくことを抑制できる
。なお、ここでは電極632がブリッジ電極634を有する構成としたが、電極631が
このような構成であってもよい。
Alternatively, as shown in FIG. 36C, the electrode 632 may be composed of a plurality of rhombic electrodes 633 and a bridge electrode 634 . The island-shaped electrodes 633 are arranged side by side in the vertical direction, and two adjacent electrodes 633 are electrically connected by a bridge electrode 634 . With such a structure, the electrodes 633 and 631 can be formed at the same time by processing the same conductive film. Therefore, variations in film thickness of these electrodes can be suppressed, and variation in the resistance value and light transmittance of each electrode depending on location can be suppressed. Although the electrode 632 has the bridge electrode 634 here, the electrode 631 may have such a structure.

また、図36(D)に示すように、図36(B)で示した電極631及び電極632の
菱形の電極パターンの内側をくりぬいて、輪郭部のみを残したような形状としてもよい。
このとき、電極631及び電極632の幅が、使用者から視認されない程度に細い場合に
は、後述するように電極631及び電極632に金属や合金などの遮光性の材料を用いて
もよい。また、図36(D)に示す電極631または電極632が、上記ブリッジ電極6
34を有する構成としてもよい。
Further, as shown in FIG. 36D, the inside of the rhombic electrode pattern of the electrodes 631 and 632 shown in FIG.
At this time, if the widths of the electrodes 631 and 632 are so thin as to be invisible to the user, the electrodes 631 and 632 may be made of a light-shielding material such as a metal or an alloy, as will be described later. Moreover, the electrode 631 or the electrode 632 shown in FIG.
34 may be used.

1つの電極631は、1つの配線652と電気的に接続している。また1つの電極63
2は、1つの配線653と電気的に接続している。ここで、電極631と電極632のい
ずれか一方が、上記行配線に相当し、いずれか他方が上記列配線に相当する。
One electrode 631 is electrically connected to one wiring 652 . Also one electrode 63
2 is electrically connected to one wiring 653 . Here, one of the electrodes 631 and 632 corresponds to the row wiring, and the other corresponds to the column wiring.

IC651は、タッチセンサを駆動する機能を有する。IC651から出力された信号
は配線652または配線653を介して、電極631または電極632のいずれかに供給
される。また電極631または電極632のいずれかに流れる電流(または電位)が、配
線652または配線653を介してIC651に入力される。
The IC 651 has a function of driving the touch sensor. A signal output from the IC 651 is supplied to either the electrode 631 or the electrode 632 via the wiring 652 or 653 . A current (or potential) flowing through either the electrode 631 or the electrode 632 is input to the IC 651 through the wiring 652 or 653 .

ここで、入力装置610を表示パネルの表示面に重ねて、タッチパネルを構成する場合
には、電極631及び電極632に透光性を有する導電性材料を用いることが好ましい。
また、電極631及び電極632に透光性の導電性材料を用い、表示パネルからの光を電
極631または電極632を介して取り出す場合には、電極631と電極632との間に
、同一の導電性材料を含む導電膜をダミーパターンとして配置することが好ましい。この
ように、電極631と電極632との間の隙間の一部をダミーパターンにより埋めること
により、光透過率のばらつきを低減できる。その結果、入力装置610を透過する光の輝
度ムラを低減することができる。
Here, in the case where a touch panel is formed by overlapping the input device 610 on the display surface of the display panel, it is preferable to use a light-transmitting conductive material for the electrodes 631 and 632 .
Further, in the case where a light-transmitting conductive material is used for the electrodes 631 and 632 and light from the display panel is extracted through the electrodes 631 and 632, the same conductive material is formed between the electrodes 631 and 632. It is preferable to dispose a conductive film containing a conductive material as a dummy pattern. By partially filling the gap between the electrode 631 and the electrode 632 with the dummy pattern in this manner, variations in light transmittance can be reduced. As a result, it is possible to reduce luminance unevenness of light passing through the input device 610 .

透光性を有する導電性材料としては、酸化インジウム、インジウム錫酸化物、インジウ
ム亜鉛酸化物、酸化亜鉛、ガリウムを添加した酸化亜鉛などの導電性酸化物を用いること
ができる。なお、グラフェンを含む膜を用いることもできる。グラフェンを含む膜は、例
えば膜状に形成された酸化グラフェンを含む膜を還元して形成することができる。還元す
る方法としては、熱を加える方法等を挙げることができる。
As the light-transmitting conductive material, a conductive oxide such as indium oxide, indium tin oxide, indium zinc oxide, zinc oxide, or gallium-added zinc oxide can be used. Note that a film containing graphene can also be used. A film containing graphene can be formed, for example, by reducing a film containing graphene oxide. Examples of the method of reduction include a method of applying heat.

または、透光性を有する程度に薄い金属または合金を用いることができる。例えば、金
、銀、白金、マグネシウム、ニッケル、タングステン、クロム、モリブデン、鉄、コバル
ト、銅、パラジウム、またはチタンなどの金属材料や、該金属材料を含む合金材料を用い
ることができる。または、該金属材料または合金材料の窒化物(例えば、窒化チタン)な
どを用いてもよい。また、上述した材料を含む導電膜のうち、2以上を積層した積層膜を
用いてもよい。
Alternatively, a metal or alloy thin enough to transmit light can be used. For example, metal materials such as gold, silver, platinum, magnesium, nickel, tungsten, chromium, molybdenum, iron, cobalt, copper, palladium, or titanium, and alloy materials containing such metal materials can be used. Alternatively, a nitride (for example, titanium nitride) of the metal material or alloy material may be used. Alternatively, a stacked film in which two or more of the conductive films containing any of the above materials are stacked may be used.

また、電極631及び電極632には、使用者から視認されない程度に細く加工された
導電膜を用いてもよい。例えば、このような導電膜を格子状(メッシュ状)に加工するこ
とで、高い導電性と表示装置の高い視認性を得ることができる。このとき、導電膜は30
nm以上100μm以下、好ましくは50nm以上50μm以下、より好ましくは50n
m以上20μm以下の幅である部分を有することが好ましい。特に、10μm以下のパタ
ーン幅を有する導電膜は、使用者が視認することが極めて困難となるため好ましい。
For the electrodes 631 and 632, a conductive film processed to be thin enough to be invisible to the user may be used. For example, by processing such a conductive film into a lattice shape (mesh shape), high conductivity and high visibility of the display device can be obtained. At this time, the conductive film is 30
nm or more and 100 μm or less, preferably 50 nm or more and 50 μm or less, more preferably 50 nm
It is preferable to have a portion with a width of m or more and 20 μm or less. In particular, a conductive film having a pattern width of 10 μm or less is preferable because it is extremely difficult for the user to visually recognize it.

一例として、図37(A)乃至図37(D)に、電極631または電極632に格子状
(メッシュ状)の導電膜またはナノワイヤを用いた場合の、拡大した概略図を示している
As an example, FIGS. 37A to 37D show enlarged schematic diagrams in the case of using a grid-like (mesh-like) conductive film or nanowires for the electrode 631 or the electrode 632 .

図37(A)は、格子状の導電膜635を用いた場合の例を示している。このとき、表
示装置が有する表示素子と導電膜635とが重ならないように配置することで、当該表示
素子からの光を遮光することがないため好ましい。その場合、格子の向きを表示素子の配
列と同じ向きとし、また格子の周期を表示素子の配列の周期の整数倍とすることが好まし
い。
FIG. 37A shows an example in which a grid-like conductive film 635 is used. At this time, it is preferable to arrange the display element included in the display device so that the conductive film 635 does not overlap with the conductive film 635 because light from the display element is not blocked. In this case, it is preferable that the direction of the grating is the same as that of the arrangement of the display elements, and the period of the grating is an integral multiple of the period of the arrangement of the display elements.

また、図37(B)には、三角形の開口部が形成されるように加工された格子状の導電
膜636の例を示している。このような構成とすることで、図37(A)に示した場合に
比べて抵抗をより低くすることが可能となる。
Further, FIG. 37B shows an example of a grid-like conductive film 636 processed to form triangular openings. With such a structure, the resistance can be made lower than in the case shown in FIG. 37(A).

また、図37(C)に示すように、周期性を有さないパターン形状を有する導電膜63
7としてもよい。このような構成とすることで、表示装置の表示部と重ねたときにモアレ
が生じることを抑制できる。
Moreover, as shown in FIG. 37C, a conductive film 63 having a non-periodic pattern shape
7 may be used. By adopting such a structure, it is possible to suppress the occurrence of moire when overlapping with the display portion of the display device.

また、電極631及び電極632に、導電性のナノワイヤを用いてもよい。図37(D
)には、ナノワイヤ638を用いた場合の例を示している。隣接するナノワイヤ638同
士が接触するように、適当な密度で分散することにより、2次元的なネットワークが形成
され、極めて透光性の高い導電膜として機能させることができる。例えば直径の平均値が
1nm以上100nm以下、好ましくは5nm以上50nm以下、より好ましくは5nm
以上25nm以下のナノワイヤを用いることができる。ナノワイヤ638としては、Ag
ナノワイヤや、Cuナノワイヤ、Alナノワイヤ等の金属ナノワイヤ、または、カーボン
ナノチューブなどを用いることができる。
Alternatively, conductive nanowires may be used for the electrodes 631 and 632 . Figure 37 (D
) shows an example in which nanowires 638 are used. By dispersing the nanowires 638 at an appropriate density so that the adjacent nanowires 638 are in contact with each other, a two-dimensional network is formed and can function as a conductive film with extremely high translucency. For example, the average diameter is 1 nm or more and 100 nm or less, preferably 5 nm or more and 50 nm or less, more preferably 5 nm
Nanowires greater than or equal to 25 nm and less than or equal to 25 nm can be used. Ag
Nanowires, metal nanowires such as Cu nanowires and Al nanowires, or carbon nanotubes can be used.

以上が入力装置についての説明である。 The above is the description of the input device.

<5-3.断面構成例>
続いて、タッチパネル600の断面構成の例について、図面を参照して説明する。図3
8は、タッチパネル600の断面概略図である。図38では、図35(A)におけるFP
C660を含む領域、駆動回路663を含む領域、表示部662を含む領域、及びFPC
650を含む領域のそれぞれの断面を示している。
<5-3. Example of cross-sectional configuration>
Next, an example of the cross-sectional configuration of the touch panel 600 will be described with reference to the drawings. Figure 3
8 is a schematic cross-sectional view of the touch panel 600. FIG. In FIG. 38, FP in FIG. 35(A)
An area including C660, an area including driver circuit 663, an area including display portion 662, and FPC
Each cross-section of the area containing 650 is shown.

基板601と、基板602とは、接着層603によって貼り合わされている。 The substrate 601 and the substrate 602 are bonded together by an adhesive layer 603 .

基板601と基板602との間には、トランジスタ611、駆動トランジスタ612、
選択トランジスタ613、表示素子614、容量素子615、接続部616、配線617
等が設けられている。
Between the substrate 601 and the substrate 602, a transistor 611, a driving transistor 612,
A selection transistor 613, a display element 614, a capacitor element 615, a connection portion 616, and a wiring 617
etc. are provided.

基板601上には、絶縁層621、絶縁層622、絶縁層623、絶縁層624、絶縁
層625、スペーサ626等が設けられている。絶縁層621は、その一部が各トランジ
スタのゲート絶縁層として機能し、また他の一部が容量素子615の誘電体としての機能
を有する。絶縁層622、絶縁層623、及び絶縁層624は、各トランジスタや、容量
素子615等を覆って設けられている。絶縁層624は平坦化層としての機能を有する。
なお、ここではトランジスタ等を覆う絶縁層として、絶縁層622、絶縁層623、及び
絶縁層624の3層を有する場合を示しているが、これに限られず4層以上であってもよ
いし、単層、または2層であってもよい。また平坦化層として機能する絶縁層624は不
要であれば設けなくてもよい。
An insulating layer 621 , an insulating layer 622 , an insulating layer 623 , an insulating layer 624 , an insulating layer 625 , a spacer 626 , and the like are provided over the substrate 601 . Part of the insulating layer 621 functions as a gate insulating layer of each transistor, and another part functions as a dielectric of the capacitor 615 . An insulating layer 622, an insulating layer 623, and an insulating layer 624 are provided to cover each transistor, the capacitor 615, and the like. The insulating layer 624 functions as a planarization layer.
Note that here, the case where three insulating layers, the insulating layer 622, the insulating layer 623, and the insulating layer 624, are provided as the insulating layers that cover the transistor or the like is shown; It may be a single layer or two layers. Further, the insulating layer 624 functioning as a planarization layer may be omitted if unnecessary.

絶縁層624上に、表示素子614が設けられている。ここでは、表示素子614とし
て上面射出型(トップエミッション型)の有機EL素子を適用した場合の例を示している
。表示素子614の発光領域と重ねて、駆動トランジスタ612、選択トランジスタ61
3、容量素子615、及び配線等を重ねて配置することで、表示部662の開口率を高め
ることができる。
A display element 614 is provided over the insulating layer 624 . Here, an example in which a top emission type organic EL element is applied as the display element 614 is shown. A driving transistor 612 and a selection transistor 61 overlap with the light emitting region of the display element 614 .
3. The aperture ratio of the display portion 662 can be increased by overlapping the capacitor 615 and the wiring.

表示素子614は、第1の電極641と第2の電極643との間に、EL層642を有
する。また、第1の電極641とEL層642との間には、光学調整層644が設けられ
ている。絶縁層625は、第1の電極641と光学調整層644の端部を覆って設けられ
ている。
A display element 614 has an EL layer 642 between a first electrode 641 and a second electrode 643 . An optical adjustment layer 644 is provided between the first electrode 641 and the EL layer 642 . The insulating layer 625 is provided to cover the ends of the first electrode 641 and the optical adjustment layer 644 .

図38では、表示部662の例として1画素分の断面を示している。ここでは、画素が
駆動トランジスタ612と、選択トランジスタ613と、容量素子615と、を有する場
合を示している。駆動トランジスタ612のソース又はドレインの一方、及び容量素子6
15の一方の電極は、絶縁層622、絶縁層623及び絶縁層624に設けられた開口部
を介して第1の電極641と電気的に接続している。
FIG. 38 shows a cross section of one pixel as an example of the display portion 662 . Here, the case where a pixel has a driving transistor 612, a selection transistor 613, and a capacitor 615 is shown. One of the source or drain of the driving transistor 612 and the capacitive element 6
15 is electrically connected to the first electrode 641 through openings provided in the insulating layers 622 , 623 , and 624 .

また図38では、駆動回路663の例として、トランジスタ611が設けられている構
成を示している。
In addition, FIG. 38 shows a structure in which a transistor 611 is provided as an example of the driver circuit 663 .

図38では、トランジスタ611及び駆動トランジスタ612に、チャネルが形成され
る半導体層を2つのゲート電極で挟持する構成を適用した例を示している。
FIG. 38 shows an example in which a structure in which a semiconductor layer in which a channel is formed is sandwiched between two gate electrodes is applied to the transistor 611 and the driving transistor 612 .

なお、駆動回路663と表示部662に設けられるトランジスタは、それぞれ同じ構造
のトランジスタとしてもよいし、異なる構造のトランジスタを組み合わせて用いてもよい
Note that the transistors provided in the driver circuit 663 and the display portion 662 may have the same structure, or a combination of transistors with different structures.

スペーサ626は、絶縁層625上に設けられ、基板601と基板602との距離を調
整する機能を有する。また、スペーサ626に代えて粒状のスペーサを用いてもよい。
A spacer 626 is provided over the insulating layer 625 and has a function of adjusting the distance between the substrate 601 and the substrate 602 . Also, a granular spacer may be used instead of the spacer 626 .

基板601の端部に近い領域に、接続部616が設けられている。接続部616は、接
続層656を介してFPC660が電気的に接続されている。
A connection portion 616 is provided in a region near the edge of the substrate 601 . The connection portion 616 is electrically connected to the FPC 660 via the connection layer 656 .

基板602の基板601側の面に、タッチセンサを構成する電極等が設けられている。
具体的には、基板602上に電極632、電極633、配線652(図示しない)、配線
653等と、これらを覆う絶縁層674と、絶縁層674上にブリッジ電極634等が設
けられている。また、上記タッチセンサを構成する電極等を覆って絶縁層673が設けら
れている。さらに、絶縁層673上に着色層671、遮光層672等が設けられている。
遮光層672は開口部を有し、当該開口部が表示素子614の表示領域と重なるように配
置される。
Electrodes and the like forming a touch sensor are provided on the substrate 601 side surface of the substrate 602 .
Specifically, an electrode 632 , an electrode 633 , a wiring 652 (not shown), a wiring 653 and the like are provided on the substrate 602 , an insulating layer 674 covering these, and a bridge electrode 634 and the like are provided on the insulating layer 674 . An insulating layer 673 is provided to cover the electrodes and the like that constitute the touch sensor. Further, a colored layer 671 , a light shielding layer 672 , and the like are provided over the insulating layer 673 .
The light shielding layer 672 has an opening and is arranged so that the opening overlaps with the display region of the display element 614 .

ここでは、電極631が、電極633及びブリッジ電極634を有する場合の例を示し
ている。図38中の交差部665に示すように、電極632と電極633は同一平面上に
形成されている。また電極632及び電極633を覆う絶縁層674上に、ブリッジ電極
634が設けられている。ブリッジ電極634は、絶縁層674に設けられた開口部を介
して、電極632を挟むように設けられる2つの電極633と電気的に接続している。
Here, an example in which the electrode 631 has an electrode 633 and a bridge electrode 634 is shown. As indicated by intersections 665 in FIG. 38, electrodes 632 and 633 are formed on the same plane. A bridge electrode 634 is provided over an insulating layer 674 that covers the electrodes 632 and 633 . The bridge electrode 634 is electrically connected to two electrodes 633 provided to sandwich the electrode 632 through an opening provided in the insulating layer 674 .

またここでは電極633はメッシュ(格子)状の形状を有する場合の例を示している。
このとき、電極633が有する開口部が、表示素子614の表示領域と重なるように配置
されていると、電極633が表示素子614からの光を遮ることがないため好ましい。な
お、電極632、及びブリッジ電極634についても、同様にメッシュ状の形状を有する
ことが好ましい。
Also, here, an example in which the electrode 633 has a mesh (lattice) shape is shown.
At this time, it is preferable that the opening of the electrode 633 overlaps with the display region of the display element 614 because the electrode 633 does not block light from the display element 614 . Note that the electrodes 632 and the bridge electrodes 634 also preferably have a mesh shape.

基板602の端部に近い領域には、接続部654が設けられている。接続部654は、
接続層655を介してFPC650が電気的に接続されている。
A connection portion 654 is provided in a region near the edge of the substrate 602 . The connecting portion 654 is
The FPC 650 is electrically connected via the connection layer 655 .

図39に示すタッチパネルは、基板601に代えて基板681、接着層682、及び絶
縁層683の積層構造を有する。また、基板602に代えて、基板691、接着層692
、及び絶縁層694の積層構造を有する。
The touch panel shown in FIG. 39 has a laminated structure of a substrate 681 , an adhesive layer 682 , and an insulating layer 683 instead of the substrate 601 . Further, instead of the substrate 602, a substrate 691 and an adhesive layer 692
, and an insulating layer 694 .

基板681及び基板691に、可撓性を有する材料を用いることにより、曲げることの
できるタッチパネルを実現することができる。
By using a flexible material for the substrates 681 and 691, a bendable touch panel can be realized.

<5-4.作製方法例>
ここで、可撓性を有するタッチパネルを作製する方法について説明する。
<5-4. Example of manufacturing method>
Here, a method for manufacturing a flexible touch panel will be described.

ここでは便宜上、画素や回路を含む構成、カラーフィルタ等の光学部材を含む構成、タ
ッチセンサを構成する電極や配線を含む構成等を素子層と呼ぶこととする。素子層は例え
ば表示素子を含み、表示素子の他に表示素子と電気的に接続する配線、画素や回路に用い
るトランジスタなどの素子を備えていてもよい。
Here, for the sake of convenience, a structure including pixels and circuits, a structure including optical members such as color filters, a structure including electrodes and wirings forming a touch sensor, and the like are referred to as element layers. The element layer includes, for example, a display element, and in addition to the display element, wiring electrically connected to the display element, and elements such as transistors used for pixels and circuits may be provided.

また、素子層が形成される絶縁表面を備える支持体(例えば図39における基板681
または基板691)のことを、基板と呼ぶこととする。
Also, a support having an insulating surface on which an element layer is formed (for example, the substrate 681 in FIG. 39)
Alternatively, the substrate 691) is called a substrate.

可撓性を有する絶縁表面を備える基板上に素子層を形成する方法としては、基板上に直
接素子層を形成する方法と、基板とは異なる支持基材上に素子層を形成した後、素子層と
支持基材とを剥離して素子層を基板に転置する方法と、がある。
Methods for forming an element layer on a substrate having a flexible insulating surface include a method of forming an element layer directly on the substrate, and a method of forming an element layer on a supporting substrate different from the substrate, and then forming an element layer on the substrate. and detaching the layer from the supporting substrate and transferring the device layer to the substrate.

基板を構成する材料が、素子層の形成工程にかかる熱に対して耐熱性を有する場合には
、基板上に直接素子層を形成すると、工程が簡略化されるため好ましい。このとき、基板
を支持基材に固定した状態で素子層を形成すると、装置内、及び装置間における搬送が容
易になるため好ましい。
In the case where the material forming the substrate has heat resistance against the heat applied in the process of forming the element layer, it is preferable to form the element layer directly on the substrate because the process is simplified. At this time, it is preferable to form the element layer in a state where the substrate is fixed to the supporting base material, because it facilitates transportation within and between apparatuses.

また、素子層を支持基材上に形成した後に、基板に転置する方法を用いる場合、まず支
持基材上に剥離層と絶縁層を積層し、当該絶縁層上に素子層を形成する。続いて、支持基
材と素子層を剥離し、基板に転置する。このとき、支持基材と剥離層の界面、剥離層と絶
縁層の界面、または剥離層中で剥離が生じるような材料を選択すればよい。
In the case of using a method of forming an element layer on a supporting base material and then transferring it to a substrate, first, a release layer and an insulating layer are laminated on the supporting base material, and the element layer is formed on the insulating layer. Subsequently, the support base material and the element layer are peeled off and transferred to the substrate. At this time, a material that causes peeling at the interface between the support substrate and the release layer, at the interface between the release layer and the insulating layer, or within the release layer may be selected.

例えば剥離層としてタングステンなどの高融点金属材料を含む層と当該金属材料の酸化
物を含む層を積層して用い、剥離層上の絶縁層として、窒化シリコンや酸窒化シリコンを
複数積層した層を用いることが好ましい。高融点金属材料を用いると、素子層の形成工程
の自由度が高まるため好ましい。
For example, a layer containing a refractory metal material such as tungsten and a layer containing an oxide of the metal material are stacked as a separation layer, and a layer in which multiple layers of silicon nitride or silicon oxynitride are stacked is used as an insulating layer over the separation layer. It is preferable to use The use of a high-melting-point metal material is preferable because it increases the degree of freedom in the process of forming the element layer.

剥離は、機械的な力を加えることや、剥離層をエッチングすること、または剥離界面の
一部に液体を滴下して剥離界面全体に浸透させることなどにより剥離を行ってもよい。ま
たは、熱膨張の違いを利用して剥離界面に熱を加えることにより剥離を行ってもよい。
The peeling may be performed by applying a mechanical force, etching the peeling layer, or dropping a liquid onto a portion of the peeling interface to permeate the entire peeling interface. Alternatively, separation may be performed by applying heat to the separation interface using the difference in thermal expansion.

また、支持基材と絶縁層の界面で剥離が可能な場合には、剥離層を設けなくてもよい。
例えば、支持基材としてガラスを用い、絶縁層としてポリイミドなどの有機樹脂を用いれ
ばよい。この場合、有機樹脂の一部をレーザ光等により局所的に加熱し剥離の起点を形成
することで、ガラスと絶縁層の界面で剥離を行うことができる。または、支持基材と有機
樹脂からなる絶縁層の間に金属層を設け、当該金属層に電流を流すことにより当該金属層
を加熱することにより、当該金属層と絶縁層の界面で剥離を行ってもよい。または、支持
基材と有機樹脂からなる絶縁層の間に、光を吸収する材料(金属、半導体、絶縁体等)の
層を設け、当該層にレーザ光等の光を照射して局所的に加熱することにより剥離の起点を
形成してもよい。ここで示した方法において、有機樹脂からなる絶縁層は基板として用い
ることができる。
Further, if the separation is possible at the interface between the support substrate and the insulating layer, the separation layer may not be provided.
For example, glass may be used as the supporting substrate, and an organic resin such as polyimide may be used as the insulating layer. In this case, by locally heating a part of the organic resin with a laser beam or the like to form a peeling starting point, the peeling can be performed at the interface between the glass and the insulating layer. Alternatively, a metal layer is provided between the supporting base material and the insulating layer made of an organic resin, and the metal layer is heated by passing an electric current through the metal layer, thereby performing separation at the interface between the metal layer and the insulating layer. may Alternatively, a layer of a light-absorbing material (metal, semiconductor, insulator, etc.) is provided between the support substrate and the insulating layer made of an organic resin, and the layer is irradiated with light such as laser light to locally A starting point of peeling may be formed by heating. In the method shown here, an insulating layer made of an organic resin can be used as a substrate.

可撓性を有する基板としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ
エチレンナフタレート(PEN)等のポリエステル樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポ
リイミド樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルス
ルホン(PES)樹脂、ポリアミド樹脂、シクロオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポ
リアミドイミド樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が挙げられる。特に、熱膨張係数の低い材料
を用いることが好ましく、例えば、熱膨張係数が30×10-6/K以下であるポリアミ
ドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、PET等を好適に用いることができる。また、繊維体に
樹脂を含浸した基板(プリプレグとも記す)や、無機フィラーを有機樹脂に混ぜて熱膨張
係数を下げた基板を使用することもできる。
Examples of flexible substrates include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyacrylonitrile resins, polyimide resins, polymethylmethacrylate resins, polycarbonate resins, and polyethersulfone (PES) resins. , polyamide resins, cycloolefin resins, polystyrene resins, polyamideimide resins, polyvinyl chloride resins, and the like. In particular, it is preferable to use a material with a low coefficient of thermal expansion. For example, polyamideimide resin, polyimide resin, PET, etc., having a coefficient of thermal expansion of 30×10 −6 /K or less can be preferably used. A substrate (also referred to as a prepreg) in which a fibrous body is impregnated with a resin, or a substrate in which an inorganic filler is mixed with an organic resin to lower the coefficient of thermal expansion can also be used.

上記材料中に繊維体が含まれている場合、繊維体は有機化合物または無機化合物の高強
度繊維を用いる。高強度繊維とは、具体的には引張弾性率またはヤング率の高い繊維のこ
とを言い、代表例としては、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエステル系繊維、ポリア
ミド系繊維、ポリエチレン系繊維、アラミド系繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキ
サゾール繊維、ガラス繊維、または炭素繊維が挙げられる。ガラス繊維としては、Eガラ
ス、Sガラス、Dガラス、Qガラス等を用いたガラス繊維が挙げられる。これらは、織布
または不織布の状態で用い、この繊維体に樹脂を含浸させ樹脂を硬化させた構造物を、可
撓性を有する基板として用いても良い。可撓性を有する基板として、繊維体と樹脂からな
る構造物を用いると、曲げや局所的押圧による破損に対する信頼性が向上するため、好ま
しい。
When a fibrous body is included in the material, the fibrous body uses high-strength fibers of an organic compound or an inorganic compound. High-strength fibers specifically refer to fibers having a high tensile modulus or Young's modulus, and representative examples include polyvinyl alcohol fibers, polyester fibers, polyamide fibers, polyethylene fibers, aramid fibers, Polyparaphenylenebenzobisoxazole fibers, glass fibers, or carbon fibers may be mentioned. Examples of glass fibers include glass fibers using E glass, S glass, D glass, Q glass, and the like. These may be used in the form of woven fabric or non-woven fabric, and a structure obtained by impregnating this fibrous body with a resin and curing the resin may be used as a flexible substrate. It is preferable to use a structure made of a fibrous body and a resin as the substrate having flexibility, because the reliability against damage due to bending or local pressure is improved.

または、可撓性を有する程度に薄いガラス、金属などを基板に用いることもできる。ま
たは、ガラスと樹脂材料とが貼り合わされた複合材料を用いてもよい。
Alternatively, a thin glass, metal, or the like having flexibility can be used for the substrate. Alternatively, a composite material in which glass and a resin material are bonded together may be used.

例えば、図39に示す構成の場合、第1の支持基材上に第1の剥離層、絶縁層683を
順に形成した後に、それよりも上層の構造物を形成する。またこれとは別に、第2の支持
基材上に第2の剥離層、絶縁層694を順に形成した後に、それよりも上層の構造物を形
成する。続いて、第1の支持基材と第2の支持基材を接着層603により貼り合せる。そ
の後、第2の剥離層と絶縁層694との界面で剥離することで第2の支持基材及び第2の
剥離層を除去し、絶縁層694と基板691とを接着層692により貼り合せる。また、
第1の剥離層と絶縁層683との界面で剥離することで第1の支持基材及び第1の剥離層
を除去し、絶縁層683と基板681とを接着層682により貼り合せる。なお、剥離及
び貼り合せはどちら側を先に行ってもよい。
For example, in the case of the structure shown in FIG. 39, after the first peeling layer and the insulating layer 683 are sequentially formed on the first supporting base material, the upper structure is formed. Separately from this, after the second peeling layer and the insulating layer 694 are formed in this order on the second support base material, the upper structure is formed. Subsequently, the first supporting base material and the second supporting base material are bonded with the adhesive layer 603 . After that, the second supporting base material and the second peeling layer are removed by peeling at the interface between the second peeling layer and the insulating layer 694 , and the insulating layer 694 and the substrate 691 are bonded with the adhesive layer 692 . again,
The first support base material and the first peeling layer are removed by peeling at the interface between the first peeling layer and the insulating layer 683 , and the insulating layer 683 and the substrate 681 are bonded with the adhesive layer 682 . Either side may be peeled off or attached first.

以上が可撓性を有するタッチパネルを作製する方法についての説明である。 The above is the description of the method for manufacturing a flexible touch panel.

本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態、実施例または参考例に示す構成と適宜組
み合わせて用いることができる。
The structure described in this embodiment can be used in appropriate combination with any of the structures described in other embodiments, examples, or reference examples.

(実施の形態6)
本実施の形態では、上述の実施の形態で説明したトランジスタの適用可能な回路構成の
一例について、図40乃至43を用いて説明する。
(Embodiment 6)
In this embodiment, examples of circuit structures to which the transistors described in the above embodiments can be applied will be described with reference to FIGS.

なお、本実施の形態においては、先の実施の形態で説明した酸化物半導体を有するトラ
ンジスタを、OSトランジスタと呼称して以下説明を行う。
Note that in this embodiment, the transistor including an oxide semiconductor described in the above embodiment is referred to as an OS transistor in the following description.

<6.インバータの回路構成例>
図40(A)には、駆動回路が有するシフトレジスタやバッファ等に適用することがで
きるインバータの回路図を示す。インバータ800は、入力端子INに与える信号の論理
を反転した信号を出力端子OUTに出力する。インバータ800は、複数のOSトランジ
スタを有する。信号SBGは、OSトランジスタの電気特性を切り替えることができる信
号である。
<6. Inverter circuit configuration example>
FIG. 40A shows a circuit diagram of an inverter that can be applied to a shift register, a buffer, or the like included in a driver circuit. The inverter 800 outputs a signal obtained by inverting the logic of the signal applied to the input terminal IN to the output terminal OUT. The inverter 800 has multiple OS transistors. The signal SBG is a signal that can switch the electrical characteristics of the OS transistor.

図40(B)は、インバータ800の一例となる回路図である。インバータ800は、
OSトランジスタ810、およびOSトランジスタ820を有する。インバータ800は
、nチャネル型で作製することができ、所謂単極性の回路構成とすることができる。単極
性の回路構成でインバータ800を作製できるため、CMOS(Complementa
ry Metal Oxide Semiconductor)でインバータ(CMOS
インバータ)を作製する場合と比較して、低コストで作製することが可能である。
FIG. 40B is a circuit diagram of an example of the inverter 800. As shown in FIG. The inverter 800 is
It has an OS transistor 810 and an OS transistor 820 . The inverter 800 can be manufactured as an n-channel type and can have a so-called unipolar circuit configuration. Since the inverter 800 can be manufactured with a unipolar circuit configuration, CMOS (Complementary
ry Metal Oxide Semiconductor) and an inverter (CMOS
Inverter) can be manufactured at low cost.

なお、OSトランジスタを有するインバータ800は、Siトランジスタで構成される
CMOSインバータ上に配置することもできる。インバータ800は、CMOSインバー
タに重ねて配置できるため、インバータ800を追加する分の回路面積の増加を抑えるこ
とができる。
Note that the inverter 800 having an OS transistor can also be arranged on a CMOS inverter composed of Si transistors. Since the inverter 800 can be arranged so as to overlap the CMOS inverter, an increase in circuit area due to the addition of the inverter 800 can be suppressed.

OSトランジスタ810、820は、フロントゲートとして機能する第1ゲートと、バ
ックゲートとして機能する第2ゲートと、ソースまたはドレインの一方として機能する第
1端子、ソースまたはドレインの他方として機能する第2端子を有する。
The OS transistors 810 and 820 each have a first gate functioning as a front gate, a second gate functioning as a back gate, a first terminal functioning as one of the source and the drain, and a second terminal functioning as the other of the source and the drain. have

OSトランジスタ810の第1ゲートは、OSトランジスタ810の第2端子に接続さ
れる。OSトランジスタ810の第2ゲートは、信号SBGを伝える配線に接続される。
OSトランジスタ810の第1端子は、電圧VDDを与える配線に接続される。OSトラ
ンジスタ810の第2端子は、出力端子OUTに接続される。
A first gate of the OS transistor 810 is connected to a second terminal of the OS transistor 810 . A second gate of OS transistor 810 is connected to a wiring for transmitting signal SBG .
A first terminal of the OS transistor 810 is connected to a wiring that supplies voltage VDD. A second terminal of the OS transistor 810 is connected to the output terminal OUT.

OSトランジスタ820の第1ゲートは、入力端子INに接続される。OSトランジス
タ820の第2ゲートは、入力端子INに接続される。OSトランジスタ820の第1端
子は、出力端子OUTに接続される。OSトランジスタ820の第2端子は、電圧VSS
を与える配線に接続される。
A first gate of the OS transistor 820 is connected to the input terminal IN. A second gate of the OS transistor 820 is connected to the input terminal IN. A first terminal of the OS transistor 820 is connected to the output terminal OUT. The second terminal of OS transistor 820 is at voltage VSS
is connected to the wiring that provides

図40(C)は、インバータ800の動作を説明するためのタイミングチャートである
。図40(C)のタイミングチャートでは、入力端子INの信号波形、出力端子OUTの
信号波形、信号SBGの信号波形、およびOSトランジスタ810(FET810)のし
きい値電圧の変化について示している。
FIG. 40C is a timing chart for explaining the operation of inverter 800. In FIG. The timing chart in FIG. 40C shows changes in the signal waveform of the input terminal IN, the signal waveform of the output terminal OUT, the signal waveform of the signal SBG , and the threshold voltage of the OS transistor 810 (FET 810).

信号SBGは、OSトランジスタ810の第2ゲートに与えることで、OSトランジス
タ810のしきい値電圧を制御することができる。
By applying the signal SBG to the second gate of the OS transistor 810, the threshold voltage of the OS transistor 810 can be controlled.

例えば、信号SBGは、OSトランジスタ810のしきい値電圧をマイナスシフトさせ
るための電圧VBG_Aと、OSトランジスタ810のしきい値電圧をプラスシフトさせ
るための電圧VBG_Bと、を有する。信号SBGを電圧VBG_Aとすることで、OS
トランジスタ810は、しきい値電圧VTH_Aとなる。また、信号SBGを電圧VBG
_Bとすることで、OSトランジスタ810は、しきい値電圧VTH_Bとなる。
For example, the signal S BG has a voltage V BG_A for negatively shifting the threshold voltage of the OS transistor 810 and a voltage V BG_B for positively shifting the threshold voltage of the OS transistor 810 . By setting the signal S BG to the voltage V BG_A , OS
Transistor 810 goes to threshold voltage VTH_A . Also, the signal S BG is changed to the voltage V BG
_B , the OS transistor 810 has the threshold voltage V TH_B .

上記の概念を説明するために、図41(A)に、OSトランジスタ810の電気特性の
Vg-Idカーブの概念図を示す。
In order to explain the above concept, FIG. 41A shows a conceptual diagram of a Vg-Id curve of electrical characteristics of the OS transistor 810. FIG.

図41(A)に示すように、信号SBGを電圧VBG_Aとし、OSトランジスタ81
0のしきい値電圧をVTH_Aとすることで、破線840で表される曲線とすることがで
きる。また、信号SBGを電圧VBG_Bとし、OSトランジスタ810のしきい値電圧
をVTH_Bとすることで、実線841で表せる曲線とすることができる。別言すると、
信号SBGが有する電圧をVBG_Bとし、OSトランジスタ810のしきい値電圧をV
TH_Bとすることで、OSトランジスタ810に電流が流れにくい状態とすることがで
きる。また、信号SBGが有する電圧をVBG_Aとし、OSトランジスタ810のしき
い値電圧をVTH_Aとすることで、OSトランジスタ810に電流が流れやすい状態と
することができる。
As shown in FIG. 41A, the signal S BG is set to the voltage V BG_A , and the OS transistor 81
Taking a threshold voltage of 0 as V TH_A results in the curve represented by dashed line 840 . Further, a curve represented by a solid line 841 can be obtained by setting the signal SBG to the voltage VBG_B and the threshold voltage of the OS transistor 810 to VTH_B . In other words,
Let VBG_B be the voltage of the signal SBG , and V be the threshold voltage of the OS transistor 810.
By setting TH_B , a state in which current does not easily flow through the OS transistor 810 can be achieved. By setting the voltage of the signal SBG to VBG_A and the threshold voltage of the OS transistor 810 to VTH_A , a current can easily flow through the OS transistor 810. FIG.

図41(B)(C)に上記の概念を表す回路図を示す。図41(B)は、信号SBG
有する電圧をVBG_Bとした場合であり、図41(C)は、信号SBGが有する電圧を
BG_Aとした場合である。
41B and 41C show circuit diagrams representing the above concept. FIG. 41B shows the case where the voltage of the signal SBG is VBG_B , and FIG. 41C shows the case where the voltage of the signal SBG is VBG_A .

図41(B)に示すように、OSトランジスタ810に流れる電流Iを極めて小さく
することができるため、入力端子INに与える信号がハイレベルでOSトランジスタ82
0がオン状態(ON)のとき、出力端子OUTの電圧の下降を急峻に行うことができる。
したがって、図40(C)に示すタイミングチャートにおける出力端子OUTの信号波形
831を急峻な変化にすることができる。また、電圧VDDを与える配線と、電圧VSS
を与える配線との間に流れる貫通電流を少なくすることができるため、低消費電力でイン
バータ800の動作を行うことができる。
As shown in FIG. 41B, the current IB flowing through the OS transistor 810 can be made extremely small, so that when the signal applied to the input terminal IN is at a high level, the OS transistor 82
When 0 is in the ON state (ON), the voltage of the output terminal OUT can be sharply lowered.
Therefore, the signal waveform 831 of the output terminal OUT in the timing chart shown in FIG. 40(C) can be changed steeply. In addition, a wiring for applying voltage VDD and a wiring for applying voltage VSS
can be reduced, the inverter 800 can operate with low power consumption.

また、図41(C)に図示するように、OSトランジスタ810に流れる電流Iは、
電流Iよりも大きいため、入力端子INに与える信号がローレベルでOSトランジスタ
820がオフ状態(OFF)のとき、出力端子OUTの電圧の上昇を急峻に行うことがで
きる。したがって、図40(C)に示すタイミングチャートにおける出力端子OUTの信
号波形832を急峻な変化にすることができる。
Also, as shown in FIG. 41C, the current IA flowing through the OS transistor 810 is
Since the current is larger than the current IB , when the signal applied to the input terminal IN is at low level and the OS transistor 820 is off (OFF), the voltage of the output terminal OUT can be sharply increased. Therefore, the signal waveform 832 of the output terminal OUT in the timing chart shown in FIG. 40(C) can be changed steeply.

なお、信号SBGによるOSトランジスタ810のしきい値電圧の制御は、OSトラン
ジスタ820の状態が切り替わる以前、すなわち時刻T1やT2よりも前に行うことが好
ましい。例えば、図40(C)に図示するように、入力端子INに与える信号がハイレベ
ルに切り替わる時刻T1よりも前に、しきい値電圧VTH_Aから、しきい値電圧VTH
_BにOSトランジスタ810のしきい値電圧を切り替えることが好ましい。また、図4
0(C)に図示するように、入力端子INに与える信号がローレベルに切り替わる時刻T
2よりも前に、しきい値電圧VTH_Bからしきい値電圧VTH_AにOSトランジスタ
810のしきい値電圧を切り替えることが好ましい。
Note that the control of the threshold voltage of the OS transistor 810 by the signal SBG is preferably performed before the state of the OS transistor 820 is switched, that is, before the times T1 and T2. For example, as shown in FIG. 40C, before time T1 at which the signal applied to the input terminal IN switches to high level, the threshold voltage V TH_A changes to the threshold voltage V TH
It is preferable to switch the threshold voltage of the OS transistor 810 to _B . In addition, Fig. 4
As shown in 0(C), the time T at which the signal applied to the input terminal IN switches to low level
2, it is preferable to switch the threshold voltage of OS transistor 810 from threshold voltage V TH_B to threshold voltage V TH_A .

なお、図40(C)のタイミングチャートでは、入力端子INに与える信号に応じて信
号SBGを切り替える構成を示したが、別の構成としてもよい。例えば、しきい値電圧を
制御するための電圧は、フローティング状態としたOSトランジスタ810の第2ゲート
に保持させる構成としてもよい。当該構成を実現可能な回路構成の一例について、図42
(A)に示す。
Note that the timing chart in FIG. 40C shows a structure in which the signal SBG is switched according to the signal applied to the input terminal IN, but another structure may be employed. For example, a voltage for controlling the threshold voltage may be held in the second gate of the OS transistor 810 which is in a floating state. FIG. 42 shows an example of a circuit configuration that can realize this configuration.
(A).

図42(A)では、図40(B)で示した回路構成に加えて、OSトランジスタ850
を有する。OSトランジスタ850の第1端子は、OSトランジスタ810の第2ゲート
に接続される。またOSトランジスタ850の第2端子は、電圧VBG_B(あるいは電
圧VBG_A)を与える配線に接続される。OSトランジスタ850の第1ゲートは、信
号Sを与える配線に接続される。OSトランジスタ850の第2ゲートは、電圧VBG
_B(あるいは電圧VBG_A)を与える配線に接続される。
In FIG. 42A, in addition to the circuit configuration shown in FIG. 40B, an OS transistor 850
have A first terminal of the OS transistor 850 is connected to the second gate of the OS transistor 810 . A second terminal of the OS transistor 850 is connected to a wiring that supplies the voltage V BG_B (or the voltage V BG_A ). A first gate of the OS transistor 850 is connected to a wiring that supplies the signal SF . The second gate of OS transistor 850 is at voltage V BG
_B (or voltage V BG_A ) is connected to the wiring.

図42(A)に示す回路構成の動作について、図42(B)のタイミングチャートを用
いて説明する。
The operation of the circuit configuration shown in FIG. 42A will be described with reference to the timing chart of FIG. 42B.

OSトランジスタ810のしきい値電圧を制御するための電圧は、入力端子INに与え
る信号がハイレベルに切り替わる時刻T3よりも前に、OSトランジスタ810の第2ゲ
ートに与える構成とする。信号SをハイレベルとしてOSトランジスタ850をオン状
態とし、ノードNBGにしきい値電圧を制御するための電圧VBG_Bを与える。
A voltage for controlling the threshold voltage of the OS transistor 810 is applied to the second gate of the OS transistor 810 before time T3 when the signal applied to the input terminal IN switches to high level. The signal SF is set to a high level to turn on the OS transistor 850, and the voltage VBG_B for controlling the threshold voltage is applied to the node NBG .

ノードNBGが電圧VBG_Bとなった後は、OSトランジスタ850をオフ状態とす
る。OSトランジスタ850は、オフ電流が極めて小さいため、オフ状態にし続けること
で、一旦ノードNBGに保持させた電圧VBG_Bを保持することができる。そのため、
OSトランジスタ850の第2ゲートに電圧VBG_Bを与える動作の回数が減るため、
電圧VBG_Bの書き換えに要する分の消費電力を小さくすることができる。
After the node NBG reaches the voltage VBG_B , the OS transistor 850 is turned off. Since the off-state current of the OS transistor 850 is extremely low, the voltage V BG_B that was once held at the node N BG can be held by keeping the off state. for that reason,
Since the number of operations for applying the voltage V BG_B to the second gate of the OS transistor 850 is reduced,
The power consumption required for rewriting the voltage VBG_B can be reduced.

なお、図40(B)および図42(A)の回路構成では、OSトランジスタ810の第
2ゲートに与える電圧を外部からの制御によって与える構成について示したが、別の構成
としてもよい。例えば、しきい値電圧を制御するための電圧を、入力端子INに与える信
号を基に生成し、OSトランジスタ810の第2ゲートに与える構成としてもよい。当該
構成を実現可能な回路構成の一例について、図43(A)に示す。
Note that although the circuit configurations of FIGS. 40B and 42A show the configurations in which the voltage to be applied to the second gate of the OS transistor 810 is externally controlled, another configuration may be employed. For example, a voltage for controlling the threshold voltage may be generated based on a signal applied to the input terminal IN and applied to the second gate of the OS transistor 810 . FIG. 43A shows an example of a circuit configuration that can realize this configuration.

図43(A)では、図40(B)で示した回路構成において、入力端子INとOSトラ
ンジスタ810の第2ゲートとの間にCMOSインバータ860を有する。CMOSイン
バータ860の入力端子は、入力端子INに接続される。CMOSインバータ860の出
力端子は、OSトランジスタ810の第2ゲートに接続される。
43A, a CMOS inverter 860 is provided between the input terminal IN and the second gate of the OS transistor 810 in the circuit configuration shown in FIG. 40B. The input terminal of CMOS inverter 860 is connected to input terminal IN. The output terminal of CMOS inverter 860 is connected to the second gate of OS transistor 810 .

図43(A)に示す回路構成の動作について、図43(B)のタイミングチャートを用
いて説明する。図43(B)のタイミングチャートでは、入力端子INの信号波形、出力
端子OUTの信号波形、CMOSインバータ860の出力波形IN_B、およびOSトラ
ンジスタ810(FET810)のしきい値電圧の変化について示している。
The operation of the circuit configuration shown in FIG. 43A will be described with reference to the timing chart of FIG. 43B. The timing chart of FIG. 43B shows changes in the signal waveform of the input terminal IN, the signal waveform of the output terminal OUT, the output waveform IN_B of the CMOS inverter 860, and the threshold voltage of the OS transistor 810 (FET 810). .

入力端子INに与える信号の論理を反転した信号である出力波形IN_Bは、OSトラ
ンジスタ810のしきい値電圧を制御する信号とすることができる。したがって、図41
(A)乃至図41(C)で説明したように、OSトランジスタ810のしきい値電圧を制
御できる。例えば、図43(B)における時刻T4となるとき、入力端子INに与える信
号がハイレベルでOSトランジスタ820はオン状態となる。このとき、出力波形IN_
Bはローレベルとなる。そのため、OSトランジスタ810は電流が流れにくい状態とす
ることができ、出力端子OUTの電圧の下降を急峻に行うことができる。
The output waveform IN_B, which is a signal obtained by inverting the logic of the signal supplied to the input terminal IN, can be a signal that controls the threshold voltage of the OS transistor 810 . Therefore, FIG.
41A to 41C, the threshold voltage of the OS transistor 810 can be controlled. For example, at time T4 in FIG. 43B, the signal applied to the input terminal IN is at a high level and the OS transistor 820 is turned on. At this time, the output waveform IN_
B goes low. Therefore, the OS transistor 810 can be in a state in which it is difficult for current to flow, and the voltage of the output terminal OUT can be sharply decreased.

また、図43(B)における時刻T5となるとき、入力端子INに与える信号がローレ
ベルでOSトランジスタ820はオフ状態となる。このとき、出力波形IN_Bはハイレ
ベルとなる。そのため、OSトランジスタ810は電流が流れやすい状態とすることがで
き、出力端子OUTの電圧の上昇を急峻に行うことができる。
At time T5 in FIG. 43B, the signal applied to the input terminal IN is at a low level and the OS transistor 820 is turned off. At this time, the output waveform IN_B becomes high level. Therefore, the OS transistor 810 can be in a state in which current can easily flow, and the voltage of the output terminal OUT can be rapidly increased.

以上説明したように本実施の形態の構成では、OSトランジスタを有するインバータに
おける、バックゲートの電圧を入力端子INに与える信号の論理にしたがって切り替える
。当該構成とすることで、OSトランジスタのしきい値電圧を制御することができる。O
Sトランジスタのしきい値電圧を入力端子INに与える信号に対応させて制御することで
、出力端子OUTの電圧の変化を急峻にすることができる。また、電源電圧を与える配線
間の貫通電流を小さくすることができる。そのため、低消費電力化を図ることができる。
As described above, in the configuration of this embodiment, the voltage of the back gate in the inverter including the OS transistor is switched according to the logic of the signal applied to the input terminal IN. With such a structure, the threshold voltage of the OS transistor can be controlled. O.
By controlling the threshold voltage of the S transistor in correspondence with the signal applied to the input terminal IN, it is possible to sharply change the voltage of the output terminal OUT. In addition, it is possible to reduce the through current between the wirings that supply the power supply voltage. Therefore, low power consumption can be achieved.

本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態、実施例または参考例に示す構成と適宜組
み合わせて用いることができる。
The structure described in this embodiment can be used in appropriate combination with any of the structures described in other embodiments, examples, or reference examples.

(実施の形態7)
本実施の形態では、本発明の一態様の半導体装置を有する表示モジュール、電子機器、
及び表示装置について、図44及び図45を用いて説明を行う。
(Embodiment 7)
In this embodiment, display modules, electronic devices,
and a display device will be described with reference to FIGS.

<7-1.表示モジュールに関する説明>
図44に示す表示モジュール8000は、上部カバー8001と下部カバー8002と
の間に、FPC8003に接続されたタッチパネル8004、FPC8005に接続され
た表示パネル8006、バックライト8007、フレーム8009、プリント基板801
0、バッテリ8011を有する。
<7-1. Explanation of Display Module>
A display module 8000 shown in FIG.
0, with battery 8011;

本発明の一態様の半導体装置は、例えば、表示パネル8006に用いることができる。 A semiconductor device of one embodiment of the present invention can be used for the display panel 8006, for example.

上部カバー8001及び下部カバー8002は、タッチパネル8004及び表示パネル
8006のサイズに合わせて、形状や寸法を適宜変更することができる。
The shape and dimensions of the upper cover 8001 and the lower cover 8002 can be appropriately changed according to the sizes of the touch panel 8004 and the display panel 8006 .

タッチパネル8004は、抵抗膜方式または静電容量方式のタッチパネルを表示パネル
8006に重畳して用いることができる。また、表示パネル8006の対向基板(封止基
板)に、タッチパネル機能を持たせるようにすることも可能である。また、表示パネル8
006の各画素内に光センサを設け、光学式のタッチパネルとすることも可能である。
As the touch panel 8004 , a resistive or capacitive touch panel can be used by overlapping the display panel 8006 . In addition, it is possible to provide a counter substrate (sealing substrate) of the display panel 8006 with a touch panel function. Also, the display panel 8
An optical sensor can be provided in each pixel of 006 to form an optical touch panel.

バックライト8007は、光源8008を有する。なお、図44において、バックライ
ト8007上に光源8008を配置する構成について例示したが、これに限定さない。例
えば、バックライト8007の端部に光源8008を配置し、さらに光拡散板を用いる構
成としてもよい。なお、有機EL素子等の自発光型の発光素子を用いる場合、または反射
型パネル等の場合においては、バックライト8007を設けない構成としてもよい。
The backlight 8007 has a light source 8008 . Note that FIG. 44 illustrates the configuration in which the light source 8008 is arranged over the backlight 8007, but the configuration is not limited to this. For example, the light source 8008 may be arranged at the end of the backlight 8007, and a light diffusion plate may be used. Note that in the case of using a self-luminous light-emitting element such as an organic EL element or in the case of a reflective panel or the like, the backlight 8007 may not be provided.

フレーム8009は、表示パネル8006の保護機能の他、プリント基板8010の動
作により発生する電磁波を遮断するための電磁シールドとしての機能を有する。またフレ
ーム8009は、放熱板としての機能を有していてもよい。
The frame 8009 has a function of protecting the display panel 8006 as well as a function as an electromagnetic shield for blocking electromagnetic waves generated by the operation of the printed circuit board 8010 . The frame 8009 may also function as a heat sink.

プリント基板8010は、電源回路、ビデオ信号及びクロック信号を出力するための信
号処理回路を有する。電源回路に電力を供給する電源としては、外部の商用電源であって
も良いし、別途設けたバッテリ8011による電源であってもよい。バッテリ8011は
、商用電源を用いる場合には、省略可能である。
The printed circuit board 8010 has a power supply circuit, a signal processing circuit for outputting a video signal and a clock signal. A power supply for supplying power to the power supply circuit may be an external commercial power supply, or may be a power supply using a battery 8011 provided separately. The battery 8011 can be omitted when a commercial power supply is used.

また、表示モジュール8000は、偏光板、位相差板、プリズムシートなどの部材を追
加して設けてもよい。
In addition, the display module 8000 may be additionally provided with members such as a polarizing plate, a retardation plate, and a prism sheet.

<7-2.電子機器に関する説明>
図45(A)乃至図45(G)は、電子機器を示す図である。これらの電子機器は、筐
体9000、表示部9001、スピーカ9003、操作キー9005(電源スイッチ、又
は操作スイッチを含む)、接続端子9006、センサ9007(力、変位、位置、速度、
加速度、角速度、回転数、距離、光、液、磁気、温度、化学物質、音声、時間、硬度、電
場、電流、電圧、電力、放射線、流量、湿度、傾度、振動、におい又は赤外線を測定する
機能を含むもの)、マイクロフォン9008、等を有することができる。
<7-2. Description of electronic devices>
45A to 45G are diagrams showing electronic devices. These electronic devices include a housing 9000, a display unit 9001, a speaker 9003, operation keys 9005 (including a power switch or an operation switch), connection terminals 9006, sensors 9007 (force, displacement, position, speed,
Acceleration, angular velocity, number of rotations, distance, light, liquid, magnetism, temperature, chemical substances, sound, time, hardness, electric field, current, voltage, power, radiation, flow rate, humidity, gradient, vibration, smell, or infrared rays function), microphone 9008, and the like.

図45(A)乃至図45(G)に示す電子機器は、様々な機能を有することができる。
例えば、様々な情報(静止画、動画、テキスト画像など)を表示部に表示する機能、タッ
チパネル機能、カレンダー、日付または時刻などを表示する機能、様々なソフトウェア(
プログラム)によって処理を制御する機能、無線通信機能、無線通信機能を用いて様々な
コンピュータネットワークに接続する機能、無線通信機能を用いて様々なデータの送信ま
たは受信を行う機能、記録媒体に記録されているプログラムまたはデータを読み出して表
示部に表示する機能、等を有することができる。なお、図45(A)乃至図45(G)に
示す電子機器が有することのできる機能はこれらに限定されず、様々な機能を有すること
ができる。また、図45(A)乃至図45(G)には図示していないが、電子機器には、
複数の表示部を有する構成としてもよい。また、該電子機器にカメラ等を設け、静止画を
撮影する機能、動画を撮影する機能、撮影した画像を記録媒体(外部またはカメラに内蔵
)に保存する機能、撮影した画像を表示部に表示する機能、等を有していてもよい。
The electronic devices illustrated in FIGS. 45A to 45G can have various functions.
For example, a function to display various information (still images, moving images, text images, etc.) on the display unit, a touch panel function, a calendar, a function to display the date or time, various software (
A function to control processing by a program), a wireless communication function, a function to connect to various computer networks using a wireless communication function, a function to transmit or receive various data using a wireless communication function, a function recorded on a recording medium It can have a function of reading a program or data stored in the memory and displaying it on a display unit. Note that the functions that the electronic devices illustrated in FIGS. 45A to 45G can have are not limited to these, and can have various functions. In addition, although not shown in FIGS. 45A to 45G, the electronic device includes
A configuration having a plurality of display units may be employed. In addition, a camera or the like is provided in the electronic device to take still images, to take moving images, to save the shot images in a recording medium (external or built into the camera), and to display the shot images on the display unit. and the like.

図45(A)乃至図45(G)に示す電子機器の詳細について、以下説明を行う。 Details of the electronic devices shown in FIGS. 45A to 45G are described below.

図45(A)は、携帯情報端末9100を示す斜視図である。携帯情報端末9100が
有する表示部9001は、可撓性を有する。そのため、湾曲した筐体9000の湾曲面に
沿って表示部9001を組み込むことが可能である。また、表示部9001はタッチセン
サを備え、指やスタイラスなどで画面に触れることで操作することができる。例えば、表
示部9001に表示されたアイコンに触れることで、アプリケーションを起動することが
できる。
FIG. 45A is a perspective view showing a mobile information terminal 9100. FIG. A display portion 9001 included in the portable information terminal 9100 has flexibility. Therefore, the display portion 9001 can be incorporated along the curved surface of the curved housing 9000 . The display portion 9001 includes a touch sensor and can be operated by touching the screen with a finger, a stylus, or the like. For example, an application can be activated by touching an icon displayed on the display portion 9001 .

図45(B)は、携帯情報端末9101を示す斜視図である。携帯情報端末9101は
、例えば電話機、手帳又は情報閲覧装置等から選ばれた一つ又は複数の機能を有する。具
体的には、スマートフォンとして用いることができる。なお、携帯情報端末9101は、
図45(A)に示す、スピーカ9003、接続端子9006、センサ9007等を省略し
て図示しているが、図45(A)に示す携帯情報端末9100と同様の位置に設けること
ができる。また、携帯情報端末9101は、文字や画像情報をその複数の面に表示するこ
とができる。例えば、3つの操作ボタン9050(操作アイコンまたは単にアイコンとも
いう)を表示部9001の一の面に表示することができる。また、破線の矩形で示す情報
9051を表示部9001の他の面に表示することができる。なお、情報9051の一例
としては、電子メールやSNS(ソーシャル・ネットワーキング・サービス)や電話など
の着信を知らせる表示、電子メールやSNSなどの題名、電子メールやSNSなどの送信
者名、日時、時刻、バッテリの残量、アンテナ受信の強度などがある。または、情報90
51が表示されている位置に、情報9051の代わりに、操作ボタン9050などを表示
してもよい。
FIG. 45B is a perspective view showing a mobile information terminal 9101. FIG. The mobile information terminal 9101 has one or a plurality of functions selected from, for example, a telephone, notebook, information viewing device, and the like. Specifically, it can be used as a smartphone. In addition, the portable information terminal 9101
Although the speaker 9003, the connection terminal 9006, the sensor 9007, and the like shown in FIG. 45A are omitted, they can be provided at the same positions as the portable information terminal 9100 shown in FIG. In addition, the mobile information terminal 9101 can display characters and image information on its multiple surfaces. For example, three operation buttons 9050 (also referred to as operation icons or simply icons) can be displayed on one surface of the display portion 9001 . In addition, information 9051 indicated by a dashed rectangle can be displayed on another surface of the display portion 9001 . An example of the information 9051 is a display notifying an incoming e-mail, SNS (social networking service), or a phone call, the title of the e-mail, SNS, etc., the name of the sender of the e-mail, SNS, etc., the date and time, and the time. , battery level, and antenna reception strength. or information 90
Instead of the information 9051, an operation button 9050 or the like may be displayed at the position where 51 is displayed.

図45(C)は、携帯情報端末9102を示す斜視図である。携帯情報端末9102は
、表示部9001の3面以上に情報を表示する機能を有する。ここでは、情報9052、
情報9053、情報9054がそれぞれ異なる面に表示されている例を示す。例えば、携
帯情報端末9102の使用者は、洋服の胸ポケットに携帯情報端末9102を収納した状
態で、その表示(ここでは情報9053)を確認することができる。具体的には、着信し
た電話の発信者の電話番号又は氏名等を、携帯情報端末9102の上方から観察できる位
置に表示する。使用者は、携帯情報端末9102をポケットから取り出すことなく、表示
を確認し、電話を受けるか否かを判断できる。
FIG. 45C is a perspective view showing a mobile information terminal 9102. FIG. The portable information terminal 9102 has a function of displaying information on three or more sides of the display portion 9001 . Here, information 9052,
An example in which information 9053 and information 9054 are displayed on different surfaces is shown. For example, the user of the mobile information terminal 9102 can confirm the display (here, information 9053) while the mobile information terminal 9102 is stored in the breast pocket of the clothes. Specifically, the phone number, name, or the like of the caller of the incoming call is displayed at a position that can be observed from above the portable information terminal 9102 . The user can check the display and determine whether or not to receive the call without taking out the portable information terminal 9102 from the pocket.

図45(D)は、腕時計型の携帯情報端末9200を示す斜視図である。携帯情報端末
9200は、移動電話、電子メール、文章閲覧及び作成、音楽再生、インターネット通信
、コンピュータゲームなどの種々のアプリケーションを実行することができる。また、表
示部9001はその表示面が湾曲して設けられ、湾曲した表示面に沿って表示を行うこと
ができる。また、携帯情報端末9200は、通信規格された近距離無線通信を実行するこ
とが可能である。例えば無線通信可能なヘッドセットと相互通信することによって、ハン
ズフリーで通話することもできる。また、携帯情報端末9200は、接続端子9006を
有し、他の情報端末とコネクターを介して直接データのやりとりを行うことができる。ま
た接続端子9006を介して充電を行うこともできる。なお、充電動作は接続端子900
6を介さずに無線給電により行ってもよい。
FIG. 45D is a perspective view showing a wristwatch-type portable information terminal 9200. FIG. The personal digital assistant 9200 can run various applications such as mobile phone, e-mail, text viewing and writing, music playback, Internet communication, computer games, and the like. Further, the display portion 9001 has a curved display surface, and display can be performed along the curved display surface. In addition, the mobile information terminal 9200 is capable of performing short-range wireless communication according to communication standards. For example, by intercommunicating with a headset capable of wireless communication, hands-free communication is also possible. In addition, the portable information terminal 9200 has a connection terminal 9006 and can directly exchange data with another information terminal through a connector. Also, charging can be performed through the connection terminal 9006 . It should be noted that the charging operation is performed at the connection terminal 900
It may be performed by wireless power feeding without going through 6 .

図45(E)(F)(G)は、折り畳み可能な携帯情報端末9201を示す斜視図であ
る。また、図45(E)が携帯情報端末9201を展開した状態の斜視図であり、図45
(F)が携帯情報端末9201を展開した状態または折り畳んだ状態の一方から他方に変
化する途中の状態の斜視図であり、図45(G)が携帯情報端末9201を折り畳んだ状
態の斜視図である。携帯情報端末9201は、折り畳んだ状態では可搬性に優れ、展開し
た状態では、継ぎ目のない広い表示領域により表示の一覧性に優れる。携帯情報端末92
01が有する表示部9001は、ヒンジ9055によって連結された3つの筐体9000
に支持されている。ヒンジ9055を介して2つの筐体9000間を屈曲させることによ
り、携帯情報端末9201を展開した状態から折りたたんだ状態に可逆的に変形させるこ
とができる。例えば、携帯情報端末9201は、曲率半径1mm以上150mm以下で曲
げることができる。
45(E), (F) and (G) are perspective views showing a foldable portable information terminal 9201. FIG. FIG. 45(E) is a perspective view of the mobile information terminal 9201 in an unfolded state, and FIG.
45F is a perspective view of the portable information terminal 9201 in the middle of changing from one of the unfolded state and the folded state to the other, and FIG. 45G is a perspective view of the portable information terminal 9201 in the folded state. be. The portable information terminal 9201 has excellent portability in the folded state, and has excellent display visibility due to a seamless wide display area in the unfolded state. Portable information terminal 92
01 has three housings 9000 connected by hinges 9055 .
supported by By bending between the two housings 9000 via the hinge 9055, the portable information terminal 9201 can be reversibly transformed from the unfolded state to the folded state. For example, the mobile information terminal 9201 can be bent with a curvature radius of 1 mm or more and 150 mm or less.

本実施の形態に示す構成は、他の実施の形態、実施例または参考例に示す構成と適宜組
み合わせて用いることができる。
The structure described in this embodiment can be used in appropriate combination with any of the structures described in other embodiments, examples, or reference examples.

本実施例においては、2種類の表示装置(表示装置A及び表示装置B)を作製し、当該
表示装置が有するトランジスタの特性、表示装置の表示例、及び表示装置の消費電力につ
いて、それぞれ評価を行った。
In this example, two types of display devices (display device A and display device B) were manufactured, and characteristics of transistors included in the display devices, display examples of the display devices, and power consumption of the display devices were evaluated. gone.

まず、本実施例で作製した表示装置Aの仕様を表1に、表示装置Bの仕様を表2にそれ
ぞれ示す。
First, Table 1 shows the specifications of the display device A manufactured in this example, and Table 2 shows the specifications of the display device B, respectively.

Figure 2022180409000002
Figure 2022180409000002

Figure 2022180409000003
Figure 2022180409000003

なお、表示装置A及び表示装置Bともに、マザーガラスとして、600mm×720m
mのサイズのガラス基板上にトランジスタ及び表示素子等を形成した。なお、表示装置A
としては、そのままガラス基板上にトランジスタ及び表示素子等を形成した。また、表示
装置Bとしては、ガラス基板からトランジスタ及び表示素子等を剥離し、フィルム上に転
置することで、所謂フレキシブルタイプの表示装置とした。
In both display device A and display device B, the mother glass is 600 mm × 720 m.
A transistor, a display element, and the like were formed on a glass substrate having a size of m. In addition, the display device A
As a first step, a transistor, a display element, and the like were formed on the glass substrate as it was. Further, as the display device B, a so-called flexible type display device was formed by peeling the transistors, display elements, etc. from the glass substrate and transferring them onto a film.

また、表示装置A、及び表示装置Bが有する表示素子としては、白色発光が可能な有機
EL素子を用いた。また、当該有機EL素子としては、上面射出型、所謂トップエミッシ
ョン構造とし、EL素子の光が射出される側に、カラーフィルタを設けた。
Further, as display elements included in the display device A and the display device B, organic EL elements capable of emitting white light were used. The organic EL element has a top emission type, so-called top emission structure, and a color filter is provided on the side of the EL element from which light is emitted.

また、表示装置A、及び表示装置Bのバックプレーン側のトランジスタとしては、実施
の形態2に示すトランジスタ170と同様の構成とした。また、トランジスタの活性層に
は、CAAC-IGZOを用いた。なお、表示装置A、及び表示装置Bには、それぞれ、
実施の形態1で説明したモニター回路20、及び補正回路30が設けられている。
Further, the transistors on the back plane side of the display device A and the display device B have the same structure as the transistor 170 described in Embodiment 2. FIG. CAAC-IGZO was used for the active layer of the transistor. In addition, the display device A and the display device B, respectively,
The monitor circuit 20 and the correction circuit 30 described in the first embodiment are provided.

<1-1.表示装置が有するトランジスタの特性>
まず、表示装置Aが有するトランジスタの特性について、図46(A)(B)を用いて
説明する。
<1-1. Characteristics of Transistor in Display Device>
First, characteristics of transistors included in the display device A are described with reference to FIGS.

図46(A)は、トランジスタのオン電流(Ion)のマザーガラス面内での確率統計
を表す図であり、図46(B)は、トランジスタのしきい値電圧(Vth)のマザーガラ
ス面内での確率統計を表す図である。また、図46(A)(B)のトランジスタのIon
、及びVthとしては、マザーガラス面内で合計40個のトランジスタを測定した結果で
あり、当該トランジスタのサイズとしては、L/W=6μm/50μmとした。
FIG. 46A is a graph showing the probability statistics of the transistor on-current (Ion) within the mother glass surface, and FIG. FIG. 10 is a diagram representing the probability statistics at . Also, the Ion of the transistor in FIGS.
, and Vth are the results of measuring a total of 40 transistors within the surface of the mother glass, and the sizes of the transistors were L/W=6 μm/50 μm.

また、図46(A)(B)において、「new CAAC-IGZO」とは、チャネル
領域の酸化物半導体を積層とした構造であり、「conventional CAAC-
IGZO」とは、チャネル領域の酸化物半導体を単層とした構造である。なお、表示装置
Aが有するトランジスタとしては、「new CAAC-IGZO」であり、「conv
entional CAAC-IGZO」は、比較用の表示装置に用いた。
In addition, in FIGS. 46A and 46B, “new CAAC-IGZO” means a structure in which oxide semiconductors in the channel region are stacked.
IGZO” is a structure in which an oxide semiconductor in a channel region is a single layer. Note that the transistors included in the display device A are “new CAAC-IGZO”, “conv
epochal CAAC-IGZO" was used as a display device for comparison.

なお、表示装置Bが有するトランジスタは、上述した「new CAAC-IGZO」
である。
Note that the transistor included in the display device B is the "new CAAC-IGZO" described above.
is.

図46(A)(B)に示すように、本実施例で作製した表示装置A及び表示装置Bが有
するトランジスタは、高いオン電流を有し、オン電流及びしきい値電圧の面内ばらつきが
小さいことが確認できた。
As shown in FIGS. 46A and 46B, the transistors included in the display device A and the display device B manufactured in this example have high on-state current and variations in on-state current and threshold voltage across the plane. I was able to confirm that it was small.

<1-2.表示装置の表示例>
次に、表示装置A、及び表示装置Bの表示例について、図47及び図48を用いて説明
する。
<1-2. Display example of the display device>
Next, display examples of the display device A and the display device B will be described with reference to FIGS. 47 and 48. FIG.

図47は、表示装置Aの表示例であり、図48(A)(B)は、表示装置Bの表示例で
ある。なお、図48(A)は、フレキシブルタイプの表示装置を展開した状態での表示例
であり、図48(B)は、フレキシブルタイプの表示装置を3つに折り畳んだ状態での表
示例である。
47 is a display example of the display device A, and FIGS. 48A and 48B are display examples of the display device B. FIG. Note that FIG. 48A is a display example in which the flexible display device is unfolded, and FIG. 48B is a display example in which the flexible display device is folded into three. .

図47及び図48に示すように、本実施例で作製した表示装置A及び表示装置Bは、実
用上問題がなく、良好な表示を得ることができた。
As shown in FIGS. 47 and 48, the display device A and the display device B manufactured in this example had no problem in practical use, and a good display was obtained.

<1-3.表示装置の消費電力について>
次に、表示装置Aの消費電力について、図49及び図50を用いて説明する。
<1-3. About the power consumption of the display device>
Next, power consumption of the display device A will be described with reference to FIGS. 49 and 50. FIG.

表示装置Aに搭載されたスキャンドライバー(Scan Driver)の消費電力の
測定を行った。
The power consumption of the scan driver mounted on the display device A was measured.

表示装置Aに搭載されたスキャンドライバーの回路図を図49に示す。 A circuit diagram of a scan driver mounted on the display device A is shown in FIG.

図49に示すスキャンドライバー580は、フリップフロップ回路F.F.と、トラン
ジスタM1と、トランジスタM2と、を有する。
The scan driver 580 shown in FIG. 49 includes a flip-flop circuit F. F. , a transistor M1, and a transistor M2.

また、トランジスタM2のゲート電極は、フリップフロップ回路F.F.と電気的に接
続され、トランジスタM2のソース電極またはドレイン電極の一方は、クロック信号が入
力される端子CLK1と電気的に接続され、トランジスタM2のソース電極またはドレイ
ン電極の他方は、トランジスタM1と電気的に接続されている。なお、トランジスタM1
のゲート電極は、フリップフロップ回路F.F.と電気的に接続されている。また、トラ
ンジスタM1と、トランジスタM2のソース電極またはドレイン電極の他方とには、走査
線scan lineと電気的に接続されている。
Also, the gate electrode of the transistor M2 is connected to the flip-flop circuit F. F. , one of the source electrode and the drain electrode of the transistor M2 is electrically connected to the terminal CLK1 to which the clock signal is input, and the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor M2 is electrically connected to the transistor M1. properly connected. Note that the transistor M1
of the flip-flop circuit F. F. is electrically connected to Further, the transistor M1 and the other of the source electrode and the drain electrode of the transistor M2 are electrically connected to the scan line scan line.

次に、図49に示すスキャンドライバーの消費電力を評価した結果を、図50に示す。 Next, FIG. 50 shows the result of evaluating the power consumption of the scan driver shown in FIG.

なお、図50に示す、「new CAAC-IGZO」と、「conventiona
l CAAC-IGZO」とは、図46に示す表記と同じである。
Note that "new CAAC-IGZO" and "conventiona
l CAAC-IGZO” is the same notation as shown in FIG.

図50に示すように、「new CAAC-IGZO」を有するトランジスタを用いる
ことで、スキャンドライバーの消費電力を、「conventional CAAC-I
GZO」を有するトランジスタの概略35%に低減することができた。
As shown in FIG. 50, by using a transistor having "new CAAC-IGZO", the power consumption of the scan driver can be reduced to "conventional CAAC-I
It was possible to reduce it to about 35% of the transistor with "GZO".

以上、本実施例に示す構成は、実施の形態、他の実施例または参考例に示す構成と適宜
組み合わせて用いることができる。
As described above, the structure shown in this embodiment can be used in appropriate combination with the structures shown in the embodiments, other examples, or reference examples.

本実施例においては、図51に示す回路を用いて、実際のパネルへの温度補正を行った
結果について説明する。
In this embodiment, the results of performing temperature correction on an actual panel using the circuit shown in FIG. 51 will be described.

図51に示す回路は、モニター回路20Aと、補正回路90と、画素回路14と、を有
する。
The circuit shown in FIG. 51 has a monitor circuit 20A, a correction circuit 90, and a pixel circuit .

なお、モニター回路20Aと、画素回路14とは、先に説明した回路と同様の構成のた
め、ここでの説明は省略する。
Note that the monitor circuit 20A and the pixel circuit 14 have the same configurations as the circuits described above, and therefore descriptions thereof are omitted here.

<2-1.補正回路>
図51に示す補正回路90は、定電流回路80と、コンバータ回路61と、PC91と
、FPGA92と、Buffer93と、データ信号送信器94と、DVI受信器95と
、FPGA96と、Buffer97と、IC98と、を有する。
<2-1. Correction circuit>
The correction circuit 90 shown in FIG. 51 includes a constant current circuit 80, a converter circuit 61, a PC 91, an FPGA 92, a buffer 93, a data signal transmitter 94, a DVI receiver 95, an FPGA 96, a buffer 97, and an IC 98. , has

コンバータ回路61としては、先に記載の構成と同様の構成とすることができる。 The converter circuit 61 can have the same configuration as the configuration described above.

PC91は、インターフェースとしての機能を有する。例えば、PC91は、モニター
回路20Aまたは画素回路14に出力されるカソード電位を計算することができる。ある
いは、PC91は、画素回路14に出力されるデータ信号をプログラムまたは制御するこ
とができる。
PC91 has a function as an interface. For example, the PC 91 can calculate the cathode potential to be output to the monitor circuit 20A or the pixel circuit 14. Alternatively, the PC 91 can program or control the data signals output to the pixel circuits 14 .

FPGA92は、プログラマブルロジックデバイス(PLD)であり、PC91でプロ
グラムされた内容に従い信号を発生させ、当該信号を所望の端子に割り当てる機能を有す
る。また、Buffer93は、FPGA92からの信号を反転させて出力する、あるい
はFPGA92からの信号をそのまま出力する機能を有する。
The FPGA 92 is a programmable logic device (PLD), and has the function of generating signals according to the contents programmed by the PC 91 and assigning the signals to desired terminals. Also, the buffer 93 has a function of inverting and outputting the signal from the FPGA 92 or outputting the signal from the FPGA 92 as it is.

データ信号送信器94としては、例えば、8K×4Kまたは4K×2Kといった高精細
度のビデオデータを、圧縮または非圧縮して送出することができる。また、DVI受信器
95は、データ信号送信器94からのデータ信号を、受信する機能を有する。また、FP
GA96は、DVI受信器95からのデータ信号を、所望の出力端子に割り当てる機能を
有する。また、Buffer97は、FPGA96からの信号を反転させて出力する、あ
るいはFPGA96からの信号をそのまま出力する機能を有する。
As the data signal transmitter 94, for example, high-definition video data such as 8K×4K or 4K×2K can be compressed or uncompressed and transmitted. Also, the DVI receiver 95 has a function of receiving data signals from the data signal transmitter 94 . Also, FP
The GA 96 has the function of allocating the data signal from the DVI receiver 95 to desired output terminals. The buffer 97 has a function of inverting and outputting the signal from the FPGA 96 or outputting the signal from the FPGA 96 as it is.

また、IC98は、ソースドライバICを用いることができる。例えば、Buffer
97から出力された信号は、IC98を介して、画素回路14のデータ線(DL_Y)に
出力される。
Also, the IC 98 can use a source driver IC. For example, Buffer
A signal output from 97 is output to the data line (DL_Y) of the pixel circuit 14 via the IC 98 .

図51に示す回路の駆動方法としては、例えば、定電流回路80に所定の電流を流した
あと、モニター発光素子21に流れる電流をモニターし、モニター発光素子21、及び発
光素子572のカソード電位を調整する。
As a method of driving the circuit shown in FIG. adjust.

<2-2.カソード電位の変化による発光素子の輝度について>
ここで、カソード電位による発光素子の輝度について説明を行う。以下では、図51に
示すモニター回路20Aに相当する試料を作製した。なお、モニター回路20Aに相当す
る試料には、モニター発光素子21と、モニタートランジスタ22Aと、が形成されてい
る。
<2-2. Luminance of Light-Emitting Element Due to Change in Cathode Potential>
Here, the luminance of the light-emitting element due to the cathode potential will be described. A sample corresponding to the monitor circuit 20A shown in FIG. 51 was prepared below. A monitor light-emitting element 21 and a monitor transistor 22A are formed on a sample corresponding to the monitor circuit 20A.

上記作製した試料が有するモニター発光素子21の輝度-電圧特性の評価を行った。な
お、モニター発光素子21の輝度-電圧特性の評価は、70℃の測定環境で行った。
The luminance-voltage characteristics of the monitor light-emitting element 21 included in the sample prepared above were evaluated. The luminance-voltage characteristics of the monitor light-emitting element 21 were evaluated in a measurement environment of 70.degree.

評価結果を図52に示す。なお、図52において、縦軸が輝度を、横軸がカソード電位
を、それぞれ示す。
The evaluation results are shown in FIG. In FIG. 52, the vertical axis indicates luminance, and the horizontal axis indicates cathode potential.

図52に示すように、モニター発光素子21の輝度は、カソード電圧を変化させた際に
リニアに変化しており、輝度変化は直線で近似可能である。
As shown in FIG. 52, the luminance of the monitor light emitting element 21 changes linearly when the cathode voltage is changed, and the luminance change can be approximated by a straight line.

なお、モニター発光素子21に流れるアノード電位をモニターし、画素回路14が有す
る発光素子572のアノード電位を変えることで、発光素子572の輝度の変化を抑制す
る方法も考えられるが、トランジスタ554が飽和領域で動作している場合においては、
発光素子572のアノード電位を変えても輝度の変化はない、または輝度の変化が極めて
少ない。したがって、発光素子572の発光輝度としては、データ線(DL_Y)に与え
られるデータ信号の電位と、発光素子572のカソード電位との電位差で概ね決まる。
Note that a method of monitoring the anode potential flowing to the monitor light emitting element 21 and changing the anode potential of the light emitting element 572 included in the pixel circuit 14 may be conceived to suppress the change in luminance of the light emitting element 572, but the transistor 554 is saturated. When operating in the region
Even if the anode potential of the light emitting element 572 is changed, there is no change in luminance or there is very little change in luminance. Therefore, the light emission luminance of the light emitting element 572 is roughly determined by the potential difference between the potential of the data signal applied to the data line (DL_Y) and the cathode potential of the light emitting element 572 .

<2-3.温度補正方法について>
次に、モニター発光素子21の温度補正を行う方法について、図53を用いて説明する
。図53は、モニター発光素子21の温度補正の方法を説明するための概念図である。
<2-3. Temperature correction method>
Next, a method for temperature correction of the monitor light emitting element 21 will be described with reference to FIG. FIG. 53 is a conceptual diagram for explaining a method of correcting the temperature of the monitor light emitting element 21. FIG.

図53において、縦軸がモニター発光素子21のカソード電位を、横軸が表示装置の階
調を、それぞれ表す。なお、図53において、表示装置の階調は256階調である。また
、最小を0階調、最大を255階調とし、nは低階調側、Nは高階調側を、それぞれ表す
In FIG. 53, the vertical axis represents the cathode potential of the monitor light emitting element 21, and the horizontal axis represents the gradation of the display device. Note that in FIG. 53, the display device has 256 gradations. Also, the minimum is 0 gradation, the maximum is 255 gradation, n represents the low gradation side, and N represents the high gradation side.

図53に示すように、モニター発光素子21のカソード電位は、低階調側(n)と、高
階調側(N)とで、変化量が異なる場合がある。そこで、室温を「温度RT」、所定の温
度を「温度T」、所定の階調を「階調k」とした場合、温度T、階調kに相当する電流を
モニター発光素子21に流した場合のモニター電位をVmon(T,k)とすると、以下
の4つのモニター電位が得られる。
・低階調側(n)、Vmon(RT,n)
・低階調側(n)、Vmon(T,n)
・高階調側(N)、Vmon(RT,N)
・高階調側(N)、Vmon(T,N)
As shown in FIG. 53, the cathode potential of the monitor light emitting element 21 may vary in amount of change between the low gradation side (n) and the high gradation side (N). Therefore, assuming that the room temperature is "temperature RT", the predetermined temperature is "temperature T", and the predetermined gradation is "gradation k", a current corresponding to temperature T and gradation k is passed through the monitor light emitting element 21. Assuming that the monitor potential in the case is Vmon(T, k), the following four monitor potentials are obtained.
・Low gradation side (n), Vmon (RT, n)
・Low gradation side (n), Vmon (T, n)
・High gradation side (N), Vmon (RT, N)
・High gradation side (N), Vmon (T, N)

図53に示すように、低階調側の方が高階調側よりも補正量が小さいので、モニター発
光素子21のカソード電位は、低階調側のモニター電位を基準とすればよい。よって、モ
ニター発光素子21のカソード電位は、以下の数式(1)で表される分だけ、変化させれ
ばよい。なお、数式(1)において、αは、補正係数である。
As shown in FIG. 53, since the amount of correction on the low gradation side is smaller than that on the high gradation side, the cathode potential of the monitor light emitting element 21 may be based on the monitor potential on the low gradation side. Therefore, the cathode potential of the monitor light emitting element 21 should be changed by the amount represented by the following formula (1). Note that, in Equation (1), α is a correction coefficient.

Figure 2022180409000004
Figure 2022180409000004

階調が大きくなることで、温度Tと温度RTとでのモニター電位の差が大きくなってい
くため、その分をデータ信号で補正を行う。データ信号での変化量は、以下の数式(2)
で表される。なお、数式(2)において、α及びβは、それぞれ補正係数である。
As the gradation increases, the difference in monitor potential between the temperature T and the temperature RT increases. The amount of change in the data signal is given by the following formula (2)
is represented by Note that, in Expression (2), α and β are correction coefficients, respectively.

Figure 2022180409000005
Figure 2022180409000005

したがって、図51に示す回路構成において、温度の補正方法としては、測定環境によ
り、モニター発光素子21のカソード電位と、発光素子572のカソード電位と、を補正
する。また、モニター発光素子21の温度補正を行うために、発光素子572において、
カソード電位の補正では足りない部分の補正をデータ信号の電位を補正することで、発光
素子572の発光輝度を調整することができる。
Therefore, in the circuit configuration shown in FIG. 51, as a temperature correction method, the cathode potential of the monitor light emitting element 21 and the cathode potential of the light emitting element 572 are corrected according to the measurement environment. In order to correct the temperature of the monitor light emitting element 21, the light emitting element 572
By correcting the potential of the data signal to correct the portion where correction of the cathode potential is insufficient, the light emission luminance of the light emitting element 572 can be adjusted.

なお、本実施例においては、発光素子のカソード電位と、データ信号の電位との、それ
ぞれの電位を補正する場合について例示したが、これに限定されず、例えば、発光素子の
カソード電位のみを補正する構成、あるいは、発光素子のアノード電位のみを補正する構
成としてもよい。ただし、本実施例に記載したように、カソード電位と、データ信号の電
位との、双方の電位を補正する方が好適である。
In this embodiment, the cathode potential of the light-emitting element and the potential of the data signal are corrected, respectively. Alternatively, only the anode potential of the light emitting element may be corrected. However, as described in this embodiment, it is preferable to correct both the cathode potential and the data signal potential.

<2-4.発光素子の輝度-階調特性の結果について>
次に、上記の温度補正方法を用いて得られた発光素子の輝度-階調特性について説明す
る。
<2-4. Results of Luminance-Gradation Characteristics of Light-Emitting Element>
Next, the luminance-gradation characteristics of the light-emitting element obtained by using the temperature correction method described above will be described.

ここでは、3つの試料(試料A1乃至試料A3)を作製し、当該試料の輝度-階調特性
について、評価を行った。図54に試料A1乃至試料A3の輝度-階調特性結果を示す。
Here, three samples (Samples A1 to A3) were produced, and luminance-gradation characteristics of the samples were evaluated. FIG. 54 shows the results of luminance-gradation characteristics of Samples A1 to A3.

なお、試料A1は温度補正を行わずに、室温で測定した結果であり、試料A2は、温度
補正を行い、60℃で測定した結果であり、試料A3は、温度補正を行わずに、60℃で
測定した結果である。
Note that sample A1 is the result of measurement at room temperature without temperature correction, sample A2 is the result of measurement at 60° C. with temperature correction, and sample A3 is the result of measurement at 60° C. without temperature correction. It is the result of measuring in °C.

図54に示すように、本実施例で作製した試料A2においては、温度補正を行うことで
、基準となる試料A1と発光素子の輝度が概ね一致していることが確認された。
As shown in FIG. 54, in the sample A2 manufactured in this example, it was confirmed that the brightness of the reference sample A1 and the light-emitting element were substantially the same by performing the temperature correction.

以上、本実施例に示す構成は、実施の形態、他の実施例または参考例と適宜組み合わせ
て用いることができる。
As described above, the structure described in this embodiment can be used in combination with any of the embodiments, other embodiments, or reference examples.

(参考例)
本参考例においては、図55に示す回路を用いて、モニター回路20Aが有する、モニ
ター発光素子21、及びモニタートランジスタ22Aの温度依存性を評価し、実際のパネ
ルへの温度補正を行った結果について説明する。
(Reference example)
In this reference example, the circuit shown in FIG. 55 was used to evaluate the temperature dependence of the monitor light-emitting element 21 and the monitor transistor 22A included in the monitor circuit 20A, and the results of performing temperature correction on the actual panel. explain.

<3-1.温度補正回路>
図55は、本参考例で用いた構成を説明する回路図である。図55に示す回路は、定電
流回路80と、モニター回路20Aと、を有する。
<3-1. Temperature correction circuit>
FIG. 55 is a circuit diagram for explaining the configuration used in this reference example. The circuit shown in FIG. 55 has a constant current circuit 80 and a monitor circuit 20A.

定電流回路80は、抵抗素子81乃至85と、増幅回路88、89と、を有する。 The constant current circuit 80 has resistance elements 81 to 85 and amplifier circuits 88 and 89 .

抵抗素子81の一対の電極の一方は、増幅回路88の第1の入力端子と電気的に接続さ
れ、抵抗素子81の一対の電極の他方は、増幅回路89の出力端子と電気的に接続される
。また、抵抗素子82の一対の電極の一方は、抵抗素子81の一対の電極の他方、及び増
幅回路89の出力端子と電気的に接続され、抵抗素子82の一対の電極の他方は、増幅回
路89の第2の入力端子と電気的に接続される。また、抵抗素子83の一対の電極の一方
は、増幅回路88の出力端子と電気的に接続され、抵抗素子83の一対の電極の他方は、
増幅回路89の第1の入力端子と電気的に接続される。また、増幅回路88の第2の入力
端子は、増幅回路88の出力端子と電気的に接続される。また、抵抗素子83の一対の電
極の他方、及び増幅回路89の第1の入力端子には、抵抗素子84が電気的に接続され、
抵抗素子82の一対の電極の他方、及び増幅回路89の第2の入力端子には、抵抗素子8
5が電気的に接続される。
One of the pair of electrodes of resistor element 81 is electrically connected to the first input terminal of amplifier circuit 88 , and the other of the pair of electrodes of resistor element 81 is electrically connected to the output terminal of amplifier circuit 89 . be. One of the pair of electrodes of the resistor element 82 is electrically connected to the other of the pair of electrodes of the resistor element 81 and the output terminal of the amplifier circuit 89, and the other of the pair of electrodes of the resistor element 82 is connected to the amplifier circuit. It is electrically connected to the second input terminal of 89 . One of the pair of electrodes of the resistance element 83 is electrically connected to the output terminal of the amplifier circuit 88, and the other of the pair of electrodes of the resistance element 83 is
It is electrically connected to the first input terminal of the amplifier circuit 89 . A second input terminal of the amplifier circuit 88 is electrically connected to the output terminal of the amplifier circuit 88 . A resistor element 84 is electrically connected to the other of the pair of electrodes of the resistor element 83 and the first input terminal of the amplifier circuit 89,
The resistor element 82 is connected to the other of the pair of electrodes of the resistor element 82 and the second input terminal of the amplifier circuit 89 .
5 are electrically connected.

なお、モニター回路20Aは、先の実施の形態1に示すモニター回路20Aと同様の構
成である。
Note that the monitor circuit 20A has the same configuration as the monitor circuit 20A shown in the first embodiment.

また、抵抗素子81の一対の電極の一方と、モニター回路20Aが有する端子26とが
、電気的に接続されており、定電流回路80で生成した電圧は、端子26を介して、モニ
タートランジスタ22A及びモニター発光素子21に供給される。
One of the pair of electrodes of the resistance element 81 is electrically connected to the terminal 26 of the monitor circuit 20A, and the voltage generated by the constant current circuit 80 is applied to the monitor transistor 22A through the terminal 26. and supplied to the monitor light emitting element 21 .

また、モニター回路20Aが有する端子24には、コンバータ回路61が接続される。
また、コンバータ回路61を介して、端子24には、メモリ回路62が接続される。
A converter circuit 61 is connected to a terminal 24 of the monitor circuit 20A.
A memory circuit 62 is connected to the terminal 24 via the converter circuit 61 .

<3-2.温度補正回路の概念>
次に、図55に示す回路が有する、モニタートランジスタ22A、及びモニター発光素
子21に定電流を与えた際に生じる電圧について、図56を用いて説明する。
<3-2. Concept of Temperature Compensation Circuit>
Next, the voltage generated when a constant current is applied to the monitor transistor 22A and monitor light emitting element 21 in the circuit shown in FIG. 55 will be described with reference to FIG.

図56は、モニタートランジスタ22A、及びモニター発光素子21の電流-電圧(I
-V)特性の概念を説明する図である。
FIG. 56 shows the current-voltage (I
-V) It is a diagram for explaining the concept of characteristics.

図56において、縦軸が電流(I)を、横軸が電圧(V)を、それぞれ表す。 In FIG. 56, the vertical axis represents current (I) and the horizontal axis represents voltage (V).

なお、図56は、図55に示すノードAの電流-電圧(I-V)特性、主にノードAの
電圧(Vtotal)の特性を表す概念図に相当する。ノードAの電圧(Vtotal)
とは、モニタートランジスタ22Aに定電流を与えた際に生じる電圧(Vd)と、モニタ
ー発光素子21に定電流を与えた際に生じる電圧(Voled)と、の総和である。すな
わち、Vtotal=Vd+Voledで表すことができる。また、図56において、電
圧(Vtotal)としては、異なる2つの温度(低温及び高温)で測定するものとし、
実線が低温のVd(L)及びVoled(L)を、破線が高温のVd(H)及びVole
d(H)を、それぞれ表す。また、図56中に示す、Iconstとは、ある基準の電流
である。
56 corresponds to a conceptual diagram showing the current-voltage (IV) characteristics of the node A shown in FIG. 55, mainly the voltage (Vtotal) characteristics of the node A. FIG. Voltage of node A (Vtotal)
is the sum of the voltage (Vd) generated when a constant current is applied to the monitor transistor 22A and the voltage (Voled) generated when a constant current is applied to the monitor light emitting element 21. FIG. That is, it can be expressed as Vtotal=Vd+Voled. In FIG. 56, the voltage (Vtotal) is measured at two different temperatures (low temperature and high temperature).
The solid line is Vd(L) and Voled(L) at low temperature, and the dashed line is Vd(H) and Vole at high temperature.
d(H) respectively. Iconst shown in FIG. 56 is a reference current.

図56に示すように、モニタートランジスタ22A、及びモニター発光素子21ともに
、低温ではしきい値が高く、Iconstを流す場合のVtotalが大きくなる。また
、図56に示すように、低温ではVdが大きくなり、高温ではVdが小さくなる。すなわ
ち、Vd(L)からVd(H)への変化分(ΔVd)だけ、モニター発光素子21のカソ
ードの電位を変化させればよい。
As shown in FIG. 56, both the monitor transistor 22A and the monitor light emitting element 21 have high threshold values at low temperatures, and Vtotal increases when Iconst flows. Also, as shown in FIG. 56, Vd increases at low temperatures and decreases at high temperatures. That is, the potential of the cathode of the monitor light emitting element 21 should be changed by the amount of change (ΔVd) from Vd(L) to Vd(H).

<3-3.温度依存性の評価>
次に、試料B1及び試料B2を作製し、試料B1及び試料B2の温度依存性を評価した
。なお、試料B1及び試料B2としては、先の実施例に示す表示装置Bと同じ仕様とした
。ただし、本参考例においては、ガラス基板上に形成された試料について評価を行った。
また、試料B1は、比較用の試料であり、温度補正を行っていない。また、試料B2は、
温度補正を行った試料である。
<3-3. Evaluation of temperature dependence>
Next, samples B1 and B2 were produced, and the temperature dependence of samples B1 and B2 was evaluated. The specifications of the samples B1 and B2 were the same as those of the display device B shown in the previous example. However, in this reference example, a sample formed on a glass substrate was evaluated.
Sample B1 is a sample for comparison and is not subjected to temperature correction. In addition, sample B2 is
This is a temperature-corrected sample.

なお、試料B1及び試料B2には、実施の形態1の図9に示す画素回路14に相当する
回路が形成されている。よって、以下では、図9に示す符号を用いて説明する。
Note that a circuit corresponding to the pixel circuit 14 shown in FIG. 9 of Embodiment 1 is formed in the samples B1 and B2. Therefore, in the following description, reference numerals shown in FIG. 9 are used.

試料B1及び試料B2は、温度が高くなるにつれ、発光素子572のしきい値電圧(V
th)がマイナス方向にシフトし、トランジスタ554のソース電極に与えられる電位が
下がり、トランジスタ554のゲート電極とドレイン電極との間の電位(Vgs)が大き
くなる。また、トランジスタ554のしきい値電圧(Vth)がマイナス方向にシフトし
、トランジスタ554に流れる電流が大きくなる。
The threshold voltage (V
th) shifts in the negative direction, the potential applied to the source electrode of the transistor 554 decreases, and the potential (Vgs) between the gate electrode and the drain electrode of the transistor 554 increases. In addition, the threshold voltage (Vth) of the transistor 554 shifts in the negative direction, and the current flowing through the transistor 554 increases.

そこで、図55に示すモニター回路20Aを用いて、モニター発光素子21、及びモニ
タートランジスタ22AのVtotalの温度依存性を測定し、当該測定の結果をトラン
ジスタ554、及び発光素子572にフィードバックを行った。当該フィードバックとは
、具体的には、モニター回路20Aで測定したVtotalが下がった分、発光素子57
2のカソードの電位を上げることで、トランジスタ554に与えられる電圧(Vgs)が
小さくなるように補正した。
Therefore, using the monitor circuit 20A shown in FIG. 55, the temperature dependence of Vtotal of the monitor light emitting element 21 and the monitor transistor 22A was measured, and the result of the measurement was fed back to the transistor 554 and the light emitting element 572. FIG. Specifically, this feedback means that the light emitting element 57
2 was corrected so that the voltage (Vgs) applied to the transistor 554 was decreased.

図57に試料B1及び試料B2の測定結果を示す。図57において、縦軸が輝度(L)
を、横軸が温度(℃)を、それぞれ表す。
FIG. 57 shows the measurement results of samples B1 and B2. In FIG. 57, the vertical axis is luminance (L)
, and the horizontal axis represents temperature (° C.).

図57に示すように、温度補正を行った試料B2は、温度補正を行っていない試料B1
と比較し、輝度の温度依存性が低減されていることが確認された。
As shown in FIG. 57, the temperature-corrected sample B2 is different from the temperature-corrected sample B1.
It was confirmed that the temperature dependence of brightness was reduced compared to .

以上、本参考例に記載の構成は、実施の形態、または実施例に示す構成と適宜組み合わ
せて用いることができる。
As described above, the structure described in this reference example can be used in appropriate combination with the structure described in the embodiment or example.

12 画素部
13 保護回路
14 画素回路
16 ゲート線駆動回路
17 端子部
18 信号線駆動回路
20 モニター回路
20A モニター回路
20B モニター回路
20C モニター回路
21 モニター発光素子
22 モニタートランジスタ
22A モニタートランジスタ
23 抵抗素子
24 端子
25 端子
26 端子
27 端子
30 補正回路
30A 補正回路
30B 補正回路
30C 補正回路
31 増幅回路
32 スイッチング素子
50 抵抗素子
61 コンバータ回路
62 メモリ回路
80 定電流回路
81 抵抗素子
82 抵抗素子
83 抵抗素子
84 抵抗素子
85 抵抗素子
88 増幅回路
89 増幅回路
90 補正回路
91 PC
92 FPGA
93 Buffer
94 データ信号送信器
95 DVI受信器
96 FPGA
97 Buffer
98 IC
100 トランジスタ
100A トランジスタ
100B トランジスタ
102 基板
104 導電膜
106 絶縁膜
107 絶縁膜
108 酸化物半導体膜
108a 酸化物半導体膜
108b 酸化物半導体膜
108c 酸化物半導体膜
112a 導電膜
112b 導電膜
114 絶縁膜
116 絶縁膜
118 絶縁膜
120 酸化物半導体膜
120a 酸化物半導体膜
120b 酸化物半導体膜
131 絶縁膜
132 絶縁膜
133 絶縁膜
140a 開口部
140b 開口部
141a 開口部
141b 開口部
142a 開口部
142b 開口部
142c 開口部
150 トランジスタ
160 トランジスタ
170 トランジスタ
180 トランジスタ
180b 酸化物半導体膜
552 トランジスタ
554 トランジスタ
562 容量素子
572 発光素子
580 スキャンドライバー
600 タッチパネル
601 基板
602 基板
603 接着層
610 入力装置
611 トランジスタ
612 駆動トランジスタ
613 選択トランジスタ
614 表示素子
615 容量素子
616 接続部
617 配線
621 絶縁層
622 絶縁層
623 絶縁層
624 絶縁層
625 絶縁層
626 スペーサ
631 電極
632 電極
633 電極
634 ブリッジ電極
635 導電膜
636 導電膜
637 導電膜
638 ナノワイヤ
641 電極
642 EL層
643 電極
644 光学調整層
650 FPC
651 IC
652 配線
653 配線
654 接続部
655 接続層
656 接続層
660 FPC
661 IC
662 表示部
663 駆動回路
664 配線
665 交差部
671 着色層
672 遮光層
673 絶縁層
674 絶縁層
681 基板
682 接着層
683 絶縁層
691 基板
692 接着層
694 絶縁層
702 基板
704 導電膜
706 絶縁膜
707 絶縁膜
708 酸化物半導体膜
712a 導電膜
712b 導電膜
712c 導電膜
714 絶縁膜
716 絶縁膜
718 絶縁膜
720 酸化物半導体膜
722 絶縁膜
724a 導電膜
724b 導電膜
726 構造体
728 EL層
730 導電膜
752a 開口部
752b 開口部
752c 開口部
800 インバータ
810 OSトランジスタ
820 OSトランジスタ
831 信号波形
832 信号波形
840 破線
841 実線
850 OSトランジスタ
860 CMOSインバータ
902 基板
904a 導電膜
904b 導電膜
906 絶縁膜
907 絶縁膜
909 酸化物導電膜
912d 導電膜
912e 導電膜
918 絶縁膜
944a 開口部
944b 開口部
950 半導体装置
2000 タッチパネル
2001 タッチパネル
2501 表示装置
2502t トランジスタ
2503c 容量素子
2503t トランジスタ
2504 走査線駆動回路
2505 画素
2509 FPC
2510 基板
2510a 絶縁層
2510b 可撓性基板
2510c 接着層
2511 配線
2519 端子
2521 絶縁層
2528 隔壁
2550 EL素子
2560 封止層
2567 着色層
2568 遮光層
2569 反射防止層
2570 基板
2570a 絶縁層
2570b 可撓性基板
2570c 接着層
2580 発光モジュール
2590 基板
2591 電極
2592 電極
2593 絶縁層
2594 配線
2595 タッチセンサ
2597 接着層
2598 配線
2599 接続層
2601 パルス電圧出力回路
2602 電流検出回路
2603 容量
2611 トランジスタ
2612 トランジスタ
2613 トランジスタ
2621 電極
2622 電極
8000 表示モジュール
8001 上部カバー
8002 下部カバー
8003 FPC
8004 タッチパネル
8005 FPC
8006 表示パネル
8007 バックライト
8008 光源
8009 フレーム
8010 プリント基板
8011 バッテリ
9000 筐体
9001 表示部
9003 スピーカ
9005 操作キー
9006 接続端子
9007 センサ
9008 マイクロフォン
9050 操作ボタン
9051 情報
9052 情報
9053 情報
9054 情報
9055 ヒンジ
9100 携帯情報端末
9101 携帯情報端末
9102 携帯情報端末
9200 携帯情報端末
9201 携帯情報端末
12 pixel section 13 protection circuit 14 pixel circuit 16 gate line drive circuit 17 terminal section 18 signal line drive circuit 20 monitor circuit 20A monitor circuit 20B monitor circuit 20C monitor circuit 21 monitor light emitting element 22 monitor transistor 22A monitor transistor 23 resistance element 24 terminal 25 Terminal 26 Terminal 27 Terminal 30 Correction circuit 30A Correction circuit 30B Correction circuit 30C Correction circuit 31 Amplifier circuit 32 Switching element 50 Resistance element 61 Converter circuit 62 Memory circuit 80 Constant current circuit 81 Resistance element 82 Resistance element 83 Resistance element 84 Resistance element 85 Resistance Element 88 Amplifier circuit 89 Amplifier circuit 90 Correction circuit 91 PC
92 FPGAs
93 Buffer
94 data signal transmitter 95 DVI receiver 96 FPGA
97 Buffer
98 IC
100 Transistor 100A Transistor 100B Transistor 102 Substrate 104 Conductive film 106 Insulating film 107 Insulating film 108 Oxide semiconductor film 108a Oxide semiconductor film 108b Oxide semiconductor film 108c Oxide semiconductor film 112a Conductive film 112b Conductive film 114 Insulating film 116 Insulating film 118 Insulating film 120 Oxide semiconductor film 120a Oxide semiconductor film 120b Oxide semiconductor film 131 Insulating film 132 Insulating film 133 Insulating film 140a Opening 140b Opening 141a Opening 141b Opening 142a Opening 142b Opening 142c Opening 150 Transistor 160 Transistor 170 Transistor 180 Transistor 180b Oxide semiconductor film 552 Transistor 554 Transistor 562 Capacitive element 572 Light-emitting element 580 Scan driver 600 Touch panel 601 Substrate 602 Substrate 603 Adhesive layer 610 Input device 611 Transistor 612 Driving transistor 613 Selection transistor 614 Display element 615 Capacitive element 616 Connection portion 617 Wiring 621 Insulating layer 622 Insulating layer 623 Insulating layer 624 Insulating layer 625 Insulating layer 626 Spacer 631 Electrode 632 Electrode 633 Electrode 634 Bridge electrode 635 Conductive film 636 Conductive film 637 Conductive film 638 Nanowire 641 Electrode 642 EL layer 643 Electrode 644 Optics Adjustment layer 650 FPC
651 IC
652 Wiring 653 Wiring 654 Connection portion 655 Connection layer 656 Connection layer 660 FPC
661 IC
662 display portion 663 drive circuit 664 wiring 665 intersection portion 671 colored layer 672 light shielding layer 673 insulating layer 674 insulating layer 681 substrate 682 adhesive layer 683 insulating layer 691 substrate 692 adhesive layer 694 insulating layer 702 substrate 704 conductive film 706 insulating film 707 insulating film 708 oxide semiconductor film 712a conductive film 712b conductive film 712c conductive film 714 insulating film 716 insulating film 718 insulating film 720 oxide semiconductor film 722 insulating film 724a conductive film 724b conductive film 726 structure 728 EL layer 730 conductive film 752a opening 752b Opening 752c Opening 800 Inverter 810 OS transistor 820 OS transistor 831 Signal waveform 832 Signal waveform 840 Broken line 841 Solid line 850 OS transistor 860 CMOS inverter 902 Substrate 904a Conductive film 904b Conductive film 906 Insulating film 907 Insulating film 909 Conductive oxide film 912d Film 912e Conductive film 918 Insulating film 944a Opening 944b Opening 950 Semiconductor device 2000 Touch panel 2001 Touch panel 2501 Display device 2502t Transistor 2503c Capacitor element 2503t Transistor 2504 Scan line driver circuit 2505 Pixel 2509 FPC
2510 substrate 2510a insulating layer 2510b flexible substrate 2510c adhesive layer 2511 wiring 2519 terminal 2521 insulating layer 2528 partition wall 2550 EL element 2560 sealing layer 2567 colored layer 2568 light shielding layer 2569 antireflection layer 2570 substrate 2570a insulating layer 2570b flexible substrate 2570c Adhesive layer 2580 Light-emitting module 2590 Substrate 2591 Electrode 2592 Electrode 2593 Insulating layer 2594 Wiring 2595 Touch sensor 2597 Adhesive layer 2598 Wiring 2599 Connection layer 2601 Pulse voltage output circuit 2602 Current detection circuit 2603 Capacitor 2611 Transistor 2612 Transistor 2613 Transistor 2621 Electrode 2622 Electrode 8000 Display module 8001 upper cover 8002 lower cover 8003 FPC
8004 Touch panel 8005 FPC
8006 display panel 8007 backlight 8008 light source 8009 frame 8010 printed circuit board 8011 battery 9000 housing 9001 display unit 9003 speaker 9005 operation key 9006 connection terminal 9007 sensor 9008 microphone 9050 operation button 9051 information 9052 information 9053 information 9054 information 9055 hinge 9100 mobile information terminal 9101 Mobile information terminal 9102 Mobile information terminal 9200 Mobile information terminal 9201 Mobile information terminal

Claims (1)

第1のトランジスタと、第2のトランジスタと、容量素子と、発光素子と、を有し、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、データ線と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第2のトランジスタの第1のゲートと電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記容量素子の第1の電極と電気的に接続され、
前記第1のトランジスタのゲートは、走査線と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの一方は、アノード線と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記第2のトランジスタの第2のゲートと電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記容量素子の第2の電極と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタのソースまたはドレインの他方は、前記発光素子と電気的に接続され、
前記第2のトランジスタは、ソース電極またはドレイン電極の他方として機能する領域を有する第1の導電膜を有し、
前記第2のトランジスタは、第2のゲート電極として機能する領域を有する酸化物半導体膜を有し、
前記発光素子は、画素電極として機能する領域を有する第2の導電膜を有し、
前記第2の導電膜は、前記第1の導電膜を介して前記酸化物半導体膜と電気的に接続されている半導体装置。
having a first transistor, a second transistor, a capacitive element, and a light emitting element;
one of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to a data line;
the other of the source or the drain of the first transistor is electrically connected to the first gate of the second transistor;
the other of the source and the drain of the first transistor is electrically connected to the first electrode of the capacitive element;
a gate of the first transistor electrically connected to a scanning line;
one of the source or drain of the second transistor is electrically connected to an anode line;
the other of the source or the drain of the second transistor is electrically connected to the second gate of the second transistor;
the other of the source and the drain of the second transistor is electrically connected to the second electrode of the capacitive element;
the other of the source and the drain of the second transistor is electrically connected to the light emitting element;
the second transistor has a first conductive film having a region functioning as the other of a source electrode and a drain electrode;
The second transistor has an oxide semiconductor film having a region functioning as a second gate electrode,
The light emitting element has a second conductive film having a region functioning as a pixel electrode,
The semiconductor device, wherein the second conductive film is electrically connected to the oxide semiconductor film through the first conductive film.
JP2022139874A 2015-05-29 2022-09-02 Semiconductor device Pending JP2022180409A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015110423 2015-05-29
JP2015110423 2015-05-29
JP2021014961A JP2021089434A (en) 2015-05-29 2021-02-02 Display device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021014961A Division JP2021089434A (en) 2015-05-29 2021-02-02 Display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022180409A true JP2022180409A (en) 2022-12-06

Family

ID=57398495

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016098705A Active JP6832634B2 (en) 2015-05-29 2016-05-17 Semiconductor device
JP2021014961A Withdrawn JP2021089434A (en) 2015-05-29 2021-02-02 Display device
JP2022139874A Pending JP2022180409A (en) 2015-05-29 2022-09-02 Semiconductor device

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016098705A Active JP6832634B2 (en) 2015-05-29 2016-05-17 Semiconductor device
JP2021014961A Withdrawn JP2021089434A (en) 2015-05-29 2021-02-02 Display device

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10423254B2 (en)
JP (3) JP6832634B2 (en)
CN (1) CN106211413B (en)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6832634B2 (en) * 2015-05-29 2021-02-24 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
US10501003B2 (en) 2015-07-17 2019-12-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device, lighting device, and vehicle
US9852926B2 (en) 2015-10-20 2017-12-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method for semiconductor device
KR101905821B1 (en) * 2017-01-04 2018-10-08 순천대학교 산학협력단 Lighting apparatus
JP6753959B2 (en) * 2017-01-25 2020-09-09 シャープ株式会社 OLED panel
AT15574U3 (en) 2017-05-11 2018-05-15 Plansee Se Flexible component with layer structure with metallic layer
CN107515698B (en) * 2017-09-11 2020-04-07 友达光电(苏州)有限公司 Touch panel
KR102373995B1 (en) * 2017-10-30 2022-03-11 엘지디스플레이 주식회사 Display apparatus with integrated touch screen
CN111316213B (en) * 2017-12-13 2023-11-17 富士胶片株式会社 Conductive member, touch panel, and display device
WO2019234548A1 (en) * 2018-06-06 2019-12-12 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for actuating display device
CN108628038B (en) * 2018-06-28 2021-02-26 京东方科技集团股份有限公司 Light emitting transistor, light emitting method thereof, array substrate and display device
KR20210027358A (en) 2018-07-05 2021-03-10 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Display devices and electronic devices
CN109032408A (en) * 2018-07-25 2018-12-18 京东方科技集团股份有限公司 A kind of preparation method of touch screen, display device and touch screen
JP7344892B2 (en) * 2018-09-12 2023-09-14 株式会社半導体エネルギー研究所 display device
JP2020064965A (en) * 2018-10-17 2020-04-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Semiconductor device, detection method, electronic apparatus and control method of electronic apparatus
KR20210025746A (en) * 2019-08-27 2021-03-10 삼성디스플레이 주식회사 Backlight unit and display device having the same
KR20220034330A (en) * 2020-09-11 2022-03-18 엘지디스플레이 주식회사 Light emitting display device
CN115550818B (en) * 2022-10-17 2023-12-08 苏州清听声学科技有限公司 Foldable directional sounding device, display device and preparation process
CN115767401B (en) * 2022-10-17 2023-12-08 苏州清听声学科技有限公司 Foldable directional sounding device, display device and preparation process

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015015459A (en) * 2013-06-05 2015-01-22 株式会社半導体エネルギー研究所 Display device

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20010030511A1 (en) 2000-04-18 2001-10-18 Shunpei Yamazaki Display device
TW512304B (en) 2000-06-13 2002-12-01 Semiconductor Energy Lab Display device
US6580657B2 (en) 2001-01-04 2003-06-17 International Business Machines Corporation Low-power organic light emitting diode pixel circuit
JP2002318556A (en) * 2001-04-20 2002-10-31 Toshiba Corp Active matrix type planar display device and manufacturing method therefor
US7002435B2 (en) * 2002-09-27 2006-02-21 Kyocera Corporation Variable capacitance circuit, variable capacitance thin film capacitor and radio frequency device
CA2443206A1 (en) * 2003-09-23 2005-03-23 Ignis Innovation Inc. Amoled display backplanes - pixel driver circuits, array architecture, and external compensation
JP2005122076A (en) * 2003-10-20 2005-05-12 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd El display device
JP2005158493A (en) * 2003-11-26 2005-06-16 Seiko Epson Corp Organic electroluminescence device and electronic equipment
JP2005331933A (en) * 2004-04-20 2005-12-02 Dainippon Printing Co Ltd Organic el display
US7245297B2 (en) 2004-05-22 2007-07-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display device and electronic device
EP1812969B1 (en) 2004-11-10 2015-05-06 Canon Kabushiki Kaisha Field effect transistor comprising an amorphous oxide
JP5138163B2 (en) 2004-11-10 2013-02-06 キヤノン株式会社 Field effect transistor
CA2510855A1 (en) * 2005-07-06 2007-01-06 Ignis Innovation Inc. Fast driving method for amoled displays
JP4462249B2 (en) * 2005-09-22 2010-05-12 ソニー株式会社 Light emitting diode manufacturing method, integrated light emitting diode manufacturing method, and nitride III-V compound semiconductor growth method
JP5250960B2 (en) * 2006-01-24 2013-07-31 セイコーエプソン株式会社 LIGHT EMITTING DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE
JP5642447B2 (en) * 2009-08-07 2014-12-17 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
JP5409697B2 (en) * 2010-06-24 2014-02-05 株式会社ジャパンディスプレイ Flat panel display
US8487844B2 (en) * 2010-09-08 2013-07-16 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. EL display device and electronic device including the same
JP5667960B2 (en) * 2011-10-14 2015-02-12 株式会社ジャパンディスプレイ Display device, touch detection device, and electronic device
US9753559B2 (en) * 2012-10-19 2017-09-05 Texas Instruments Incorporated Feedback integrator current source, transistor, and resistor coupled to input
WO2015132694A1 (en) * 2014-03-07 2015-09-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Touch sensor, touch panel, and manufacturing method of touch panel
CN203721731U (en) * 2014-03-11 2014-07-16 京东方科技集团股份有限公司 OLED array substrate and display
CN111933668A (en) 2014-12-29 2020-11-13 株式会社半导体能源研究所 Semiconductor device with a plurality of semiconductor chips
JP6832634B2 (en) * 2015-05-29 2021-02-24 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
US20170346005A1 (en) * 2016-05-26 2017-11-30 Imec Vzw Rare-Earth Metal Oxide Resistive Random Access Non-Volatile Memory Device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015015459A (en) * 2013-06-05 2015-01-22 株式会社半導体エネルギー研究所 Display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP6832634B2 (en) 2021-02-24
US20160349904A1 (en) 2016-12-01
JP2021089434A (en) 2021-06-10
US10423254B2 (en) 2019-09-24
CN106211413A (en) 2016-12-07
CN106211413B (en) 2020-04-21
JP2016224429A (en) 2016-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2022180409A (en) Semiconductor device
US10115631B2 (en) Semiconductor device
US11862454B2 (en) Semiconductor device and display device including the same
US9735282B2 (en) Semiconductor device and display device having semiconductor device
JP6676316B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US20170162644A1 (en) Display Device
US11682733B2 (en) Semiconductor device, manufacturing method of the semiconductor device, or display device including the semiconductor device
JP2020194977A (en) Semiconductor device
US20160155759A1 (en) Semiconductor device and display device including the same
US20160111548A1 (en) Semiconductor device, manufacturing method thereof, display device, and display module
KR102637201B1 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP7462087B2 (en) Semiconductor Device
JP7237859B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2020074412A (en) Manufacture method of semiconductor device
US20220149201A1 (en) Semiconductor device
WO2020089762A1 (en) Semiconductor device
KR20230056797A (en) Method for fabricating semiconductor devie

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220916

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230919

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231030

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240123

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240305

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20240514